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Intérêt des amendements phosphatés sur des sols fortement contaminés par les éléments métalliques en vue d’élaborer à partir de biomasses végétales des catalyseurs hétérogènes supportés utilisables en synthèse organique

/ Hechelski Marie / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 08-07-2019
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De nombreux sols contaminés par les éléments métalliques résultent des activités humaines et industrielles. Pour gérer ces sols, la technique du phytomanagement a séduit les scientifiques et les gestionnaires des sites pollués. Tout en utilisant le génie végétal, cette technique permet de produire des biomasses qu’il convient de valoriser. Sur la base de cette approche, le présent travail décrit cette technique en utilisant des biomasses (raygrass et miscanthus) en association à des amendements phospho-calciques. Ces biomasses, décrites comme étant non-hyper-accumulatrices des éléments métalliques, ont été produites sur des terres de jardins et des terres agricoles. Les expérimentations ont été menées en serre, en mésocosme, et in situ, à proximité de l’ancienne fonderie de plomb Metaleurop Nord. L’utilisation raisonnée des composés phospho-calciques n’a pas affecté significativement les caractéristiques physico-chimiques et biologiques des sols. En revanche, il a pu être montré une amélioration de certains paramètres physiologiques des plantes. Par ailleurs, les composés phospho-calciques ont généralement réduit l’extractabilité et la phytodisponibilité de Cd et Pb tout en favorisant la mobilité et le transfert d’éléments d’intérêt vers les parties aériennes des biomasses. Ceci a permis de transformer ces biomasses en écocatalyseurs. Après avoir été caractérisés, ces derniers ont été utilisés en synthèse organique et leur recyclabilité a été montrée. Trois exemples ont été présentés dans le cadre du présent travail. Dans une perspective d’utilisation d’autres biomasses, les concentrations en éléments métalliques dans des plantes rudérales ont été déterminées.

Use of Smart Technology for heating energy optimization in buildings : experimental and numerical developments for indoor temperature forecasting

/ Attoue Nivine / Université Lille1 - Sciences et Technologies, Université libanaise / 13-05-2019
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L’inquiétude croissante concernant le futur des ressources énergétique a fait de l’optimisation énergétique une priorité dans tous les secteurs. De nombreux sujets de recherche se sont focalisés sur celui du bâtiment étant le principal consommateur d’énergie, en particulier à cause de ses besoins en chauffage. L’application des stratégies de contrôle et de gestion innovantes peuvent contribuer à des économies d'énergie. L'objectif de cette thèse est d'introduire le concept intelligent dans les bâtiments pour réduire la consommation d'énergie. L'étude vise à développer un modèle permettant de prédire le comportement thermique des bâtiments. La thèse propose une méthodologie basée sur la sélection des paramètres d'entrée pertinents, après une analyse de pertinence, pour développer un modèle simplifié de réseau de neurones artificiel, utilisé pour la prévision de température intérieure. Le domaine intelligent nécessite un processus automatisé pour comprendre la dynamique des bâtiments et décrire ses caractéristiques. L’utilisation des modèles thermiques réduits convient pour de telles stratégies. Ainsi, la thèse présente une étude préliminaire pour la génération d'un processus automatisé pour déterminer la prévision de température intérieure à court terme et les caractéristiques des bâtiments basées sur la modélisation en boîte grise. Cette étude est basée sur une méthodologie capable de trouver l'ensemble de données le plus fiable qui décrit le mieux la dynamique du bâtiment. L'étude montre que l'ordre le plus performant pour les modèles réduits est régi par la dynamique des données collectées utilisées.

Transformation of the education city (Doha-Qatar) into a smart city

/ Al-Naemi Abdallah / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 11-03-2019
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Ce travail de thèse a pour objectif d’établir une solution pour la transformation du campus de l’Education City (Doha, Qatar) en une ville intelligente. Ce campus est construit sur 14 km2 avec près de 80 bâtiments. Il comporte des infrastructures pour le transport, l’eau et l’énergie. La première partie du travail de thèse a comporté une synthèse bibliographique des travaux réalisés sur la transformation des sites existants (quartier, campus,..) en ville intelligente. Ce travail a permis de déterminer la méthodologie à suivre et les éléments permettant la transformation en ville intelligente. La seconde partie a comporté la collecte des données sur le campus et leur intégration dans un SIG. L’analyse de ces données a permis d’identifier les besoins et les défis des infrastructures et de leur gestion. La troisième partie a porté sur la transformation des services d’eau (potable, irrigation, assainissement, protection contre le feu, système de refroidissement) en système intelligent. La 4ème partie a porté sur la transformation du système électrique en un système intelligent.

Réponse thermo-mécanique des élastomères sous chargement cyclique : modélisation constitutive et expérience

/ Guo Qiang / Université Lille1 - Sciences et Technologies, Dalian University of Technology (Chine) / 18-01-2019
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Les caoutchoucs utilisés dans les applications d’ingénierie sont souvent sollicités cycliquement et présentent une réponse thermomécanique complexe dépendante du temps. Établir le couplage entre les différents phénomènes inélastiques, apparaissant généralement ensemble au cours de l’historique du chargement cyclique, est une question ouverte à résoudre. Cette thèse est dédiée à la formulation et à la vérification expérimentale de modèles de comportement thermomécaniques pour les caoutchoucs. Le mémoire de thèse est divisé en deux parties. La première partie est axée sur les caoutchoucs renforcés par du noir de carbone. Les effets du pré-étirement et de la teneur en noir de carbone sur la réponse cyclique d'un caoutchouc synthétique représentatif (SBR) sont analysés qualitativement et quantitativement à l'aide de la théorie des variables internes. Une interprétation des mécanismes physiques sous-jacents est proposée dans laquelle deux types de réarrangements dissipatifs du réseau de chaînes sont considérés, à savoir les réarrangements recouvrables induisant une viscoélasticité et les réarrangements non recouvrables induisant un endommagement. Afin de prédire l'ensemble des principaux effets inélastiques (l’adoucissement de la contrainte induit par la fatigue et l’hystérésis ainsi que la dissipation thermique), nous avons formulé un nouveau modèle constitutif thermo-viscoélastique endommageable basé sur la théorie des variables internes. Le modèle constitutif proposé est implémenté dans un code éléments finis et des applications numériques sur des structures en caoutchouc sont effectuées. Les capacités prédictives du modèle sont vérifiées par des comparaisons avec nos observations expérimentales. La seconde partie est consacrée aux caoutchoucs cristallisables par étirement. Nous avons développé un nouveau modèle physiquement fondé inspiré du micro-mécanisme pour décrire l'évolution progressive du degré de cristallinité dans les caoutchoucs et leur réponse thermomécanique dépendante du temps dans le contexte de la thermodynamique des processus irréversibles. Dans ce modèle, la configuration moléculaire d’une chaîne partiellement cristallisée est analysée et calculée au moyen de certaines méthodes mécaniques statistiques. Notre approche est implémentée dans le modèle micro-sphère dans le but d'introduire l'anisotropie et la dissipation induites par la cristallisation d’un réseau de chaînes. Le modèle constitutif proposé est ensuite utilisé pour discuter certains aspects importants du micro-mécanisme et de la réponse macroscopique à l'état d'équilibre et à l'état non équilibré pendant l'étirement/la recouvrance/la relaxation continue. Les simulations du modèle sont également comparées aux données expérimentales à différents niveaux d'étirement et à différentes températures. Les champs locaux en termes d'anisotropie et de dissipation sont présentés à l'aide d'exemples numériques.

Osmo-inelastic response of intervertebral disc : experiments and constitutive modeling

/ Derrouiche Amel / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 12-12-2018
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Le mal de dos est considéré comme la première source de douleurs chroniques dans les pays développés. Bien que l'origine exacte de la douleur reste incertaine, on trouve souvent une corrélation avec le disque intervertébral. Comprendre la réponse de ce tissu mou est nécessaire pour améliorer les traitements et prévenir la douleur. L'objectif de ce travail de thèse est d'apporter une meilleure compréhension des différents couplages entre l'environnement biochimique, la microstructure et le comportement biomécanique. Des observations expérimentales sont reportées à l'échelle de l'unité vertèbre-disque-vertèbre et à l'échelle de l'anneau fibreux. Un nouveau modèle chemo-mécanique est mathématique formulé et incorporé dans un code informatique afin, d'une part, de mieux comprendre les couplages et, d'autre part, de reproduire la mécanique de l'u nité. Une extension au couplage chemo-mécano-biologique permet d'envisager une meilleu re compréhension des mécanismes de dégénérescence.

Bâtiment intelligent : Analyse et optimisation des dépenses d’énergie dans le logement social

/ Jnat Khadija / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 13-11-2018
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Le travail de thèse porte sur l’optimisation des consommations d’énergie de chauffage dans le logement social. Il s’inscrit dans une démarche globale de réduction des consommations d’énergie. Ce travail a été réalisé grâce à une collaboration entre l’Université de Lille et le bailleur Lille Métropole Habitat. Il s’appuie sur une instrumentation des logements occupés afin d’explorer les possibilités de réduction des consommations à travers le contrôle du système de chauffage et la sensibilisation des occupants. Le travail comporte 4 parties. La première partie comprend une étude bibliographique sur la précarité énergétique dans le logement social ainsi que les réglementations thermiques. La deuxième partie présente le site d’étude qui sert de support pour cette thèse. Cette partie décrit la méthode expérimentale et le système d’instrumentation utilisé pour réaliser les mesures du confort thermique. La troisième partie comporte une analyse de la température et de l’humidité relative pendant les différentes saisons. L’étude montre des périodes de surchauffe, qui se traduisent par des surconsommations. La dernière partie s’appuie sur le logiciel de simulation thermique dynamique Archiwizard. Elle montre le calage des paramètres numériques sur les mesures, ensuite elle donne une estimation des économies potentielles que nous pouvons réaliser par la simple application de la réglementation thermique.

Use of BIM for the optimal management of existing buildings

/ Alileche Lyes / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 13-11-2018
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Ce travail de thèse porte sur l'utilisation de la maquette numérique du bâtiment (BIM) pour l'optimisation de la gestion des bâtiments existants, en particulier le logement social. Ces bâtiments sont caractérisés par le vieillissement, les faibles performances énergétiques et le faible revenu des locataires dans le cas des logements sociaux. Les gestionnaires de ces bâtiments souffrent d’un manque de données concernant le patrimoine, ce qui peut entraîner des décisions inefficaces. La thèse présente d’abord les défis de la gestion technique de patrimoine, puis elle explique comment le BIM pourrait aider à relever ces défis en créant une plate-forme comprenant les informations sur le bâtiment et ses équipements ainsi que l'historique et la maintenance. Les avantages du modèle BIM sont illustrés à travers deux cas études : une résidence de logement social comprenant 50 appartements et un bâtiment de recherche sur le campus scientifique de l'Université de Lille. Le rapport de thèse est organisé en quatre parties. La première partie comprend l’état de l’art concernant les méthodes actuelles de gestion technique de patrimoine et l’apport du BIM à cette gestion. La deuxième partie décrit les étapes réalisées pour construire le modèle BIM d’une résidence de logement social. La troisième partie décrit l'implémentation du BIM pour optimiser la gestion des installations et la maintenance des bâtiments. La dernière partie décrit le développement d'un modèle BIM dynamique par la combinaison du model BIM et les données de confort et de consommations collectées avec des capteurs. Ce modèle sert à informer en temps réel les usagers et les gestionnaires.

Intérêts de l’ovocyte de Xenopus laevis en écotoxicologie ? Caractérisation des effets de contaminants environnementaux sur ce modèle alternatif

/ Slaby Sylvain / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 05-11-2018
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Les amphibiens constituent le groupe le plus menacé d’extinction parmi les vertébrés. Néanmoins, peu de travaux en toxicologie des amphibiens tiennent compte des stades précoces de leur cycle de vie. Pourtant, un individu est exposé directement aux substances présentes dans le milieu aquatique dès l’émission des gamètes. Cette thèse de doctorat a pour objectifs d’apporter de nouvelles données sur les effets d’expositions à des xénobiotiques d’ovocytes de Xenopus laevis, de rechercher des cibles au sein de ce gamète et de participer au développement d’un nouveau modèle en écotoxicologie pour évaluer la qualité de milieux aquatiques. Les avantages, que présentent ces ovocytes, nous ont permis de développer des protocoles efficaces pour appréhender la toxicité de substances. Des endpoints ont pu être définis autour de la maturation ovocytaire, de la fécondation, du développement embryonnaire et de la formation de jeunes têtards. Les effets d’expositions au cadmium, au plomb, au cuivre, à la bouillie bordelaise, au glyphosate, au RoundUp® GT Max et à la deltaméthrine ont été déterminés. Des essais ont été également conduits pour des échantillons de milieux soumis à différentes pressions anthropiques. Il est apparu que l’ovocyte de xénope est sensible aux expositions, notamment au cadmium et au glyphosate et différentes signatures d’expositions sont apparues, comme la formation de doubles structures cytologiques induites par le glyphosate. Les réponses mises en évidence prouvent que l’ovocyte de X. laevis est un modèle pertinent et permettent de recommander l’étude des premières étapes du cycle de vie de l’amphibien en toxicologie aquatique.

Estimation non-invasive de la durée de vie des infrastructures civiles soumises à des contraintes non-contrôlées

/ El Hajj Chehade Fatima / Université Lille1 - Sciences et Technologies, Université libanaise / 25-10-2018
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Les infrastructures civiles sont généralement soumises à des facteurs externes pouvant agir sur leur durée de vie. Pour les ponts en béton armé, l’environnement agressif induit une pénétration des ions, comme les chlorures, dans le béton poreux entrainant la corrosion des armatures, qui est une cause principale de détérioration pour ce type de structures. Les effets du temps sont aussi à prendre en considération, ceux-ci se manifestent par le fluage et le retrait du béton, suite auxquels la performance de ces ouvrages est fortement influencée. Cependant dans ce type de problème, le caractère probabiliste est souvent dominant. Cela ne se limite pas au trafic routier qui génère des contraintes non-contrôlées dans les sections portantes mais concerne aussi beaucoup de variables impliquées dans le calcul. La théorie de fiabilité a toujours constitué le moyen le plus efficace pour traiter ce type de problèmes, vu qu’elle puisse fournir une idée sur la durée de vie sous forme d’une probabilité de défaillance ou d’un indice de fiabilité. Ce travail comporte quatre axes principaux. Une famille de 21 ponts en béton armé servira pour l’application. Concernant le chargement du trafic, il est simulé en se basant sur des données de pesage en marche provenant d’autoroutes en Europe. La théorie de fiabilité est ensuite utilisée pour le calcul des indices de fiabilité avec le temps. Les effets de corrosion, du fluage et du retrait en plus du chargement réaliste de trafic sont introduits dans le calcul. Enfin, une approche basée sur l’optimisation génétique est proposée afin d’actualiser les lois d’évolution de la rigidité en se basant sur des données simulées de la déflexion à long terme.

Évaluation environnementale des sédiments de dragage et de curage dans la perspective de leur valorisation dans le domaine du génie civil

/ Lecomte Tristan / Université Lille1 - Sciences et Technologies / 25-07-2018
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La gestion et la valorisation des sédiments de dragage et de curage non-immergeables constituent des enjeux scientifiques et industriels majeurs auxquels la chaire industrielle de recherche " Économie Circulaire des Sédiments : EcoSed ", lancée en 2014 par l’IMT Lille Douai, vise à répondre à travers une approche pluridisciplinaire. Les travaux menés dans le cadre de cette thèse de doctorat s’inscrivent dans un contexte de recherche partenariale associant des producteurs de sédiments et des industriels. Ces travaux visent plus particulièrement (i) la mise en place d’une méthodologie de caractérisation de l’écotoxicité intrinsèque des sédiments dans la perspective de leur intégration dans les filières de valorisation ; (ii) l’application de la méthodologie multi-échelle de la démarche nationale "SEDIMATERIAUX" pour la démonstration de l’innocuité environnementale d’un sédiment marin utilisé dans un scénario de valorisation en voirie légère ; et (iii) la comparaison de la méthodologie nationale sur l’acceptabilité environnementale des matériaux alternatifs en technique routière avec celle proposée dans le cadre réglementaire européen sur les produits de construction. Ces travaux ont permis de proposer un protocole de préparation des matrices sédimentaires et une batterie de bioessais sensibles. L’évaluation environnementale des sédiments marins utilisés dans les différents scénarios de valorisation en génie civil (bétons pour voiries légères, assises routières, bétons compactés routiers) a permis de valider l’innocuité de ces matériaux et de mettre en évidence la bonne stabilisation des éléments traces métalliques et métalloïdes au sein de leur microstructure.

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