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Université de Franche-Comté, University of Debrecen (Hungary)
/ 24-04-2009
Palanki Zoltan
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Dans cette thèse, deux modèles ont été utilisés. Celui développé à Debrecen (Hongrie) a permis de calculer les termes d'énergie non-chimique au début et à la fin de transformation martensitique. Nonobstant, non seulement ces termes sont indispensables mais la connaissance de la dépendance des termes dissipatifs et élastiques à la fraction de martensite transformée est, elle aussi, importante. En conclusion, une extension du modèle s'est avérée nécessaire. Ce nouveau modèle a été utilisé afin de rationaliser les mesures effectuée sur des alliages à mémoire de forme CuAINi poly et monocristallins. Les résultats de mesures sur l'échantillon monocristallin n'ont pu être interprétés que si le concept de deux types de phase martensitique est introduit. Le modèle de Besançon (France), développé pour expliquer la transformation martensitique, introduit ces deux martensites différentes (la martensite auto-accommodante et la martensite induite par la contrainte). 0n verra que cette partition n'a aucun sens cristallographique mais est simplement utile dans une approche phénoménologique. Après qu'un lien ait été établi entre ces deux modèles et que deux phases martensitiques aient été prises en compte dans le modèle de Debrecen, la détermination des paramètres nécessaires aux simulations devient possible, et la comparaison a pu être réalisée entre les boucles hystérésis mesurées et calculées.
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Université de Franche-Comté
/ 31-03-2009
Volyanskiy Kirill
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Ce manuscrit est consacré à l'étude du bruit de phase dans les oscillateurs optoélectroniques
(OEO) à ligne à retard à fibre optique. Cette classe particulière d'oscillateurs dans la gamme micro-onde a été développée (1994) récemment, et étudiée par différents groupes de recherche dans le monde, du fait de son important potentiel en termes de très faible bruit de phase à court terme (applications radar, spatial, et télécom haut débit). Sur la base d'un modèle théorique s'appuyant sur une description temporelle, nous avons étudié la dynamique de l'oscillateur, et ses propriétés de bruit de phase. L'équation différentielle stochastique, non linéaire, et à retard, est directement dérivée de la description des différents éléments de la chaîne d'oscillation : la non linéarité prédominante d'un modulateur électro-optique de Mach-Zehnder, le temps de retard induit par plusieurs kilomètres de fibre, la dynamique résonante du filtre micro-onde à 10 GHz sélecteur des modes à retard, et les différentes sources de bruit additif et multiplicatif (laser, photodiode, amplificateur RF). La linéarisation de ce modèle autour du point de fonctionnement a permis d'obtenir une expression théorique du bruit de phase et d'amplitude de l'OEO. Ces résultats sont confrontés à une exploration expérimentale des caractéristiques de bruit, à la fois des composants utilisés, et du système complet de l'OEO en régime d'oscillation monomode. Des techniques de mesure de bruit ultra-sensibles, utilisant des architectures optoélectroniques d'un banc de mesure, ainsi que des principes de mesure par corrélation, sont décrites. Une très bonne correspondance entre théorie et expérience est ainsi obtenue. Le travail a abouti à l'identification quantitative des principales sources de bruit limitant les performances de l'OEO. Par l'utilisation de composants optimaux, un niveau de bruit de phase de l'ordre de -143
dBrad2/Hz à 10 kHz de la porteuse à 10 GHz, a été atteint. La discussion des sources de bruit résiduelles a également permis de proposer des améliorations pour les architectures futures d'OEO.
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Université de Franche-Comté
/ 26-03-2009
Genix Michael
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Cette thèse, au sein du département Micro Nano Sciences et Systèmes du laboratoire FEMTO-ST, s’inscrit dans le développement de la microscopie thermique. Nous avons proposé d’étudier la mesure locale par thermocouple intrinsèque en modes contact et non contact. L’originalité de ces méthodes est qu’elles font intervenir l’échantillon conducteur comme l’un des éléments du couple thermoélectrique. La première partie de ces travaux a consisté à concevoir, réaliser et mesurer des étalons thermiques indispensables au développement d’un principe de mesure thermique. La seconde partie de cette thèse a été consacrée à la conception et à la réalisation de sondes locales spécifiquement dédiées à la mesure par thermocouple intrinsèque. Plusieurs architectures différentes ont été proposées et nous avons montré les résultats de caractérisation obtenus ainsi que les limitations de cette méthode intrinsèque. Enfin, la dernière partie de ces travaux a été dédiée à la mise en place d’un microscope à forces électrostatiques. Celui-ci permet la quantification de la Différence de Potentiel de Contact sans contact entre la sonde et l’échantillon de test. Celui-ci a permis de présenter les premières mesures de la variation de l’énergie de surface en fonction de la température.
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Université de Franche-Comté
/ 22-01-2009
Passier Rémy
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Ce manuscrit porte sur la génération, la mise en forme et la manipulation de vortex optiques, c’est-à-dire des faisceaux laser porteurs de singularités de phase les dotant d’un moment orbital angulaire. Nous les utilisons pour photoinduire des guides optiques dans des matériaux photoréfractifs tels que le niobate de lithium tout en s’attachant à la compréhension physique des interactions vortex/milieu photoréfractifs. La mise en forme et la manipulation de vortex optiques s’inscrit ici dans la perspective de réalisation de systèmes guidants dans des matériaux massifs. Liés aux nouvelles technologies, ils pourraient permettre de traiter l’information via de nouveaux composants d’interconnexions. Notre solution est basée sur le principe des solitons optiques spatiaux, faisceaux invariants en propagation qui peuvent être obtenus via une interaction du matériau par effet Pockels qui induit un guide optique au sein du matériau ayant le même profil que le soliton. Nous utilisons ici un matériau qui a fait ces preuves dans le domaine de l’optoélectronique, le niobate de lithium (LiNbOʒ). Nous présentons d’abord les notions de base relatives aux solitons et les différents moyens permettant de les obtenir. Les vortex optiques et leurs applications sont également introduits. Plus précisément, le formalisme mathématique définissant les vortex et les méthodes pour les obtenir sont décrit. D’autre part, les différents mécanismes physiques intervenant dans la formation des solitons spatiaux dans les matériaux photoréfractifs sont détaillés. Un nouveau modèle numérique intégrant des variables auparavant négligées est proposé pour une meilleure compréhension du comportement du vortex dans le niobate de lithium dopé fer que les modèles utilisés jusqu’alors. Nous mettons ensuite en évidence le bon accord entre ce nouveau modèle numérique et l’observation expérimentale de l’influence de l’anisotropie du cristal sur la propagation d’un vortex en milieu photoréfractif photovoltaïque en fonction de paramètres tels que le moment orbital du vortex et les directions de propagation et de polarisation par rapport aux axes cristallographiques du LiNbOʒ. Enfin, les résultats obtenus dans le chapitre précédent sont mis à profit pour définir les conditions expérimentales optimales permettant d’obtenir un quasi soliton noir en deux dimensions induisant une structure capable de guider et confiner la lumière dans le matériau. De plus, les premiers résultats expérimentaux de structures guidantes plus complexes induites optiquement avec des vortex de charges multiples sont présentés. Le nouveau modèle numérique développé dans le cadre de cetet thèse peut-être utilisé afin d’étudier de façon plus appronfondie le dynamique des mécanismes de dislocation de vortex liée à la présence de singularités de phases multiples.
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Université de Franche-Comté
/ 19-12-2008
Paris Mickaël
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L'alimentation en composants est un problème majeur dans la conception des systèmes de production et plus particulièrement d'assemblage. Un système d'alimenation doit garantir la position et l'orientation des composants qu'il fournit au système d'assemblage, quelle que soit la taille des composants. En revanche, le niveau de précision sera généralement d'autant plus important que les composants sont petits. Nos travaux ont été réalisés dans le contexte de I'alimenation en composants de taille millimétrique à microscopique avec des objectifs de modularité et de haute précision de positionnement. La première contribution de la thèse a consisté à élaborer une stratégie pour l'alimentation de haute précision en composants millimétriques pour une architecture ouverte, flexible et standardisée, proposée par un projet européen EUPASS (Evolvable Ultra Precision ASembly System). Un système standard a ainsi été développé. II est modulaire, reconfigirable, précis (au micron) et flexible car reconfigurable pour différents types de composants Sur la base de ces travaux, nous avons étendu notre étude aux systèmes de micro-assemblage (micro-usine). L'objectif était de déplacer dans un plan des micro-objets jusqu'à une position donnée. L'idée retenue se fonde sur l'utilisation des vibrations pour entraîner ces micro-objets par inertie. II a donc été nécessaire de caractériser les interactions entre la surface du système d'alimentation et la surface du micro-objet. Pour cela nous avons élaboré une méthode pour évaluer directement la force concernée.
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Université de Franche-Comté
/ 15-12-2008
David Petr
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Cette thèse aborde une nouvelle méthode de contrôle du bruit en utilisant des changements actifs de l’impédance acoustique sur la frontière du domaine contrôlé. Une étude multidisciplinaire, incluant l’acoustique, l’électrotechnique, le traitement du signal, le contrôle, l’informatique et la modélisation numérique, a permis la conception et la mise en œuvre d’un système efficace et robuste pour atténuer les ondes acoustiques dans une large bande de fréquences par un réseau de transducteurs électrodynamiques distribués. La loi de contrôle théorique a été initialement implémentée dans un modèle éléments finis multi-physique simplifié. Les résultats très prometteurs ont abouti à l’application expérimentale du contrôle centralisé dans un tube de Kundt. Après la validation du bon fonctionnement du dispositif, la conception et la réalisation de cellules indépendantes ont été effectuées pour implémenter le contrôle complètement décentralisé. Chacune de ces cellules possède son propre capteur, actionneur et le microcontrôleur. Une interconnexion appropriée des cellules a permis de réaliser un réseau 2D et d’appliquer l’algorithme de contrôle spatialement distribué. Pour implémenter l’opérateur spatial, chaque cellule nécessite les signaux de cellules voisines. Ce réseau a été implémenté sur deux parois d’un tube de section rectangulaire et le comportement prévu a été de nouveau validé expérimentalement. La robustesse, l’efficacité, la simplicité numérique ainsi que la stabilité de cette nouvelle stratégie montrent le grand potentiel de la méthode et encouragent de nouveaux efforts pour améliorer ce système actif de contrôle du bruit pour une application future dans des turboréacteurs d’avions.
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Université de Franche-Comté
/ 14-12-2008
Matignon Laetitia
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De nombreuses applications peuvent être formulées en termes de systèmes distribués que ce soit une nécessité face à une distribution physique des entités (réseaux, robotique mobile) ou un moyen adopté face à la complexité d'appréhender un problème de manière globale. A travers l'utilisation conjointe de méthodes dites d'apprentissage par renforcement et des systèmes multi-agents, des agents autonomes coopératifs peuvent apprendre à résoudre de manière décentralisée des problèmes complexes en s'adaptant à ceux-ci afin de réaliser un objectif commun. Les méthodes d'apprentissage par renforcement ne nécessitent aucune connaissance a priori sur la dynamique du système, celui-ci pouvant être stochastique et non-linéaire. Cependant, afin d'améliorer la vitesse d'apprentissage, des méthodes d'injection de connaissances pour les problèmes de plus court chemin stochastique sont étudiées et une fonction d'influence générique est proposée. Nous nous intéressons ensuite au cas d'agents indépendants situés dans des jeux de Markov d'équipe. Dans ce cadre, les agents apprenant par renforcement doivent surmonter plusieurs enjeux tels que la coordination ou l'impact de l'exploration. L'étude de ces enjeux permet tout d'abord de synthétiser les caractéristiques des méthodes décentralisées d'apprentissage par renforcement existantes. Ensuite, au vu des difficultés rencontrées par ces approches, deux algorithmes sont proposés. Le premier est le Q-learning hystérétique qui repose sur des agents "à tendance optimiste réglable". Le second est le Swing between Optimistic or Neutral (SOoN) qui permet à des agents indépendants de s'adapter automatiquement à la stochasticité de l'environnement. Les expérimentations sur divers jeux de Markov d'équipe montrent notamment que le SOoN surmonte les principaux facteurs de non-coordination et est robuste face à l'exploration des autres agents. Une extension de ces travaux à la commande décentralisée d'un système distribué de micromanipulation (smart surface) dans un cas partiellement observable est enfin exposée.
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Université de Franche-Comté
/ 08-12-2008
Benmessai Karim
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Les oscillateurs les plus stables au monde sont ceux utilisant un résonateur saphir placé à basse température. Dans ce cas, le résonateur est utilisé en mode passif et l’oscillation est entretenue par un amplificateur placé à température ambiante. Pour atteindre des stabilités ultimes, ce dispositif doit être complété par plusieurs asservissements afin de pallier les dérives de phase et d’amplitude du signal dans la boucle d’oscillation. Ce type d’oscillateur est donc encombrant et difficile à mettre en œuvre dans des applications de terrain. L’objectif de cette thèse est de valider un autre principe d’utilisation du résonateur saphir : le MASER à modes de galerie. L’idée cette fois est de mettre à profit la présence d’impuretés paramagnétiques dans le cristal de saphir pour obtenir un effet MASER autoentretenu. L’ensemble du dispositif est maintenant dans le même ensemble physique, à savoir le résonateur saphir et l’amplificateur placés à basse température. Le principe du MASER à modes de galerie a été démontré à l’aide de résonateurs saphir de type HEMEX, contenant des impuretés du type Fe3+. Son principe est fondé sur le MASER à trois niveaux d’énergie sans champ magnétique dc. En pompant les ions au moyen d’un mode de galerie à une fréquence de 31 GHz, une oscillation peut être obtenue via un autre mode de galerie à 12,04 GHz. Le niveau de puissance maximal obtenu à la sortie du résonateur est de 6•10−9 W (dix mille fois supérieur à celui d’un Maser H) pour une concentration ionique de quelques 10 ppb. Des mesures sur l’instabilité relative du MASER, pour des niveaux de puissance de l’ordre de 10−12 W, ont montré que cet oscillateur n’est limité à court terme que par le bruit thermique, y(<10 s)=2•10−14−1/2. Une autre expérience comparant le Whigmo à un oscillateur saphir cryogénique (OSC) à l’état de l’art a montré que le MASER présente une instabilité inférieure à quelques 10−14 à court terme. Ce travail suggère que le MASER fonctionnant à une puissance de 6•10−9 W pourrait présenter des niveaux d’instabilité à court terme de 10−16−1/2. En conclusion le MASER saphir cryogénique à mode de galerie est un oscillateur alliant les performances des OSC classiques et une extrême simplicité et pourrait à terme remplacer les OSC.
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Université de Franche-Comté
/ 03-12-2008
Quinard Cédric
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Le procédé de Moulage par Injection de Poudres Métalliques (MIM) permet la réalisation de composants métalliques de formes complexes. Ce procédé se soustrait à d’autres procédés de fabrications plus complexes et plus couteux pour la production de pièces en moyennes et grandes séries. Les travaux de thèse ont permis d’apporter des contributions au niveau des méthodologies d’élaboration de mélanges dédiés au MIM et au μMIM avec des poudres de granulométries fines (5 μm) pour plusieurs nuances (acier inoxydable, fer et fer/nickel). Ces travaux ont aboutis à l’élaboration et la caractérisation des mélanges, la maîtrise des étapes d’injection, de déliantage et de densification et à l’obtention de micro-composants métalliques exempts de défauts. Une base de données expérimentale comportant des informations sur les paramètres procédés et les conditions opératoires a été construite. Une partie de ces travaux a fait partie d’un contrat de recherche avec transfert industriel en partenariat avec la société Paul Wurth S.A. (Luxembourg). D’un point de vue numérique, les contributions portent sur l’identification d’une loi de comportement de poudres de fines granulométries et la simulation de l’étape de densification appliquée aux cas de microcomposants pour prédire les dimensions et la densité finale.
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Université de Franche-Comté
/ 26-11-2008
Grossard Mathieu
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Lorsqu'on applique une réduction d'échelle aux systèmes mécatroniques habituellement rencontrés dans le macromonde, la miniaturisation n'est possible que si elle est accompagnée d'une intégration fonctionnelle de ces systèmes. Cette tendance générale pousse les microsystèmes à posséder une densité fonctionnelle de plus en plus importante, qui les fait converger progressivement vers le concept d'adaptronique. L'objectif de cette thèse est de développer une nouvelle méthode de synthèse optimale de Structures flexibles monolithiques, pour permettre la conception d'actionneurs intégrés. Notre méthode de synthèse est basée sur l'agencement optimal de blocs flexibles élémentaires grâce à un algorithme génétique multi-critères. Ces blocs flexibles sont de type treillis de poutres et décrits par une méthode aux éléments finis. Ils peuvent être passifs ou rendus actifs par effet piézoélectrique inverse, permettant ainsi l'intégration de la fonction d'actionnement au sein même de la structure du mécanisme. En outre, une représentation dynamique du comportement entrée(s)-sortie(s) de ces mécanismes flexibles permet la prise en compte dans la méthode d'optimisation, dès la phase amont de conception, de nouvelles spécifications permettant de garantir certaines performances lors de la commande ultérieure des systèmes ainsi synthétisés. Enfin, un prototype de micropince piézoélectrique monolithique est conçu de manière optimale grâce à l'outil logiciel développé : les tests expérimentaux effectués permettent de valider la démarche de conception mécatronique dans son ensemble, depuis l'étape amont de l'étude complète de sa topologie, jusqu'à l'étape finale de sa commande robuste en boucle fermée.
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