Liste des Thèses de doctorat
Variations de la qualité des eaux et son impact sur le sol des zones humides du PNEK
L’étude réalisée a pour objectif de caractériser les eaux superficielles et les sédiments de surface des zones humides du PNEK de la région d’El Kala, à travers le suivi spatio-temporel de plusieurs paramètres physico-chimiques et métalliques. Afin de réaliser notre étude, 144 prélèvements d’eau et de sédiment de surface ont été effectués au cours de l’année 2010. L’étude des paramètres physico-chimiques a révéler des variations qui reflètent bien l’état réel et la nature des eaux superficielles douces et salines des zones humides de la région d’El-Kala. Ces variations reviennent à la localisation des stations étudiées qui sont influencées par les apports et les pertes des eaux douces et salines. La matrice de corrélation des paramètres physico-chimiques montrent qu’il existe une forte corrélation entre la température et les autres paramètres. Les résultats obtenus montrent que la distribution des métaux lourds analysés dans les deux matrices est assez variable, aussi bien entre les saisons, qu’entre les stations, cette observation est appuyée parle test d’analyse de la variance à un critère de classification. Les paramètres physico-chimiques soumis à l’analyse en composante principale permettent de cerner une forte corrélation de la température de l’eau et du potentiel d’hydrogène avec le reste des paramètres analysés, et sur le plan spatial, on relève aussi que les paramètres physico-chimiques sont faiblement corrélés dans les eaux salines et fortement corrélés au niveau des eaux douces. Cette étude relève aussi, que les eaux superficielles de la zone concernée sont indemnes de toute contamination par le fer, le cuivre et le zinc du fait que les valeurs d’indices de contamination relevés par ces éléments sont inférieures à la norme admise par notre étude, par contre ces eaux présentent des indices de contamination par le plomb, le chrome, le nickel et le manganèse nettement supérieurs à la norme. Au niveau des eaux superficielles, il a été constaté une forte corrélation entre, le fer et le manganèse avec un « r=0.95 » au niveau des trois lacs, le chrome et le nickel avec un « r =0. 97 » au niveau du lac Oubeira, le fer et le plomb avec un r=0.95 au niveau du Tonga et El Mellah. Les sédiments de surface de la zone d’étude sont contaminés par le fer, le plomb, le nickel et le chrome et indemnes de toute contamination par le cuivre, le zinc et le manganèse. Cette conclusion est appuyée par le calcul des indices de contamination relevés par ces éléments. Les résultats des analyses relatifs aux métaux lourds des trois plans d’eaux ont permis de tracer pour les stations étudiées des histogrammes, l’observation de ces derniers montre une fluctuation des concentrations, selon une évolution saisonnière, présentant, une augmentation dans le sens saison humide, saison sèche, c'est-à-dire hiver, printemps et été, et une décroissance dans le sens été, automne. La qualité des eaux et des sédiments dépend en grande partie de la qualité physico-chimique du milieu aquatique, surtout de la température de l’eau, et du potentiel d’hydrogène du milieu. Cette étude confirme que les zones humides de la région d’El Kala souffrent d’un problème de pollution des eaux et des sédiments de surface, cette pollution est d’origine naturelle « nature géologique des sédiments et nature des eaux et d’origine anthropique (domestique : eaux usées et activités agricoles). Voir les détails
Mots clés : eaux, sédiments, métaux lourds, zone humide, qualité, hydrochimie, contamination
Contribution à l'élaboration de l'oxyde de titane par le procédé sol-gel: Effet du dopage et des conditions expérimentales
Le présent travail consiste à l'élaboration et la caractérisation de couches minces de TiO2 par la voie sol-gel. Une attention particulière a été accordée à l’influence de la température, l'atmosphère de recuit, l'épaisseur, les substrats, les couches inférieures et le dopage en Fe sur les différentes propriétés structurales, morphologiques, optiques, diélectriques et chimiques.Les différents échantillons sont caractérisés par la diffraction des rayons X (DRX), la microscopie à force atomique (AFM), La spectroscopie Raman, La spectroscopie FTIR, l'ellipsométrie spectroscopique, la spectroscopie UV-Visible et la spectroscopie m-lines en plus des mesures de l'hydrophilié. L'étude structurale montre que la cristallisation des films se produit pour des épaisseurs critiques. Le recuit thermique sous différentes atmosphères (air et oxygène) et les couches inférieures sont des facteurs clés pour former et améliorer la structure de la phase anatase. La transformation de phase anatase-rutile se produit à haute température (800°C). La couche inférieure de SnO2 et le taux de dopage élevé (7% at.) induisent cette transformation à base température.L'étude morphologique montre, en général, une croissance relativement uniforme et faibles valeurs de rugosité. On prévoit des propriétés optiques satisfaisantes. L'étude optique montre que les valeurs des indices optiques obtenus par les modèles sem-infini, Fourouhi-Bloomer et EMA sont en bon accord avec celles des littératures. L'étude du gap optique par l'ellipsométrie spectroscopique et la spectroscopie UV-Visible montre une diminution en fonction des différents paramètres. Les mesures de guidage optique montre que les films de TiO2 préparés sur verre se comportent comme des guides d'ondes monomodes dans les deux polarisations (TE et TM). Lorsque le SnO2 et le ZnO sont utilisés comme des couches inférieures, on observe l'absence des modes TM. L'étude diélectrique montre que l'approche qui se base sur l'analyse de Kramers–Kronig et sur les équations de Maxwell est acceptable si on le compare avec les autres modèles connus. L'étude chimique montre que les deux échantillons TiO2/verre et TiO2/(ZnO/verre) présentent une nature super–hydrophile. Voir les détails
Mots clés : TiO2, couches minces, sol-gel, anatase, rutile, gap optique, guide d’onde
Amélioration des performances des antennes imprimées basée sur des méthodes de modélisation et d'optimisation sophistiquées
Avec le développement rapide de la communication sans fil, des antennes de plus en plus performantes sont nécessaires. Ceci est dans le but de répondre aux demandes croissantes d'antennes assurant diverses fonctionnalités pour des équipements de communication moderne. Parmi les deux grandes catégories des méthodes utilisées dans l'estimation des caractéristiques des antennes imprimées, nous citons les méthodes intuitives simples. Ces modèles aboutissent généralement à des formules analytiques simples. Cependant, ces modèles peuvent donner lieu à des résultats inexacts, notamment pour des applications qui requièrent un substrat épais ou une constante diélectrique élevée. La deuxième catégorie regroupe les méthodes sophistiquées, dites méthodes d'analyse rigoureuses. Elles sont fondées sur la base de formalismes mathématiques complexes, ne peuvent conduire à des résultats exploitables que par le biais d'une résolution numérique. Ces méthodes n'ont connu un véritable challenge dans la conception des antennes imprimées qu'avec l'accroissement des performances des ordinateurs. Ces méthodes, qui sont d'actualité, ne sont pas limitées par les conditions classiques imposées sur le substrat, et permettent d'analyser des antennes de formes très variées mais nécessitent un temps de calcul relativement important.Malgré que les méthodes numériques sophistiquées permettent d'estimer avec exactitude les caractéristiques des antennes imprimées, ces méthodes seules sont incapables de répondre aux demandes croissantes d'antennes assurant diverses fonctionnalités et multiples performances pour des équipements de communication moderne.Dans ce présent travail, nous utilisons une méthode de modélisation rigoureuse conjointement avec un outil d'optimisation sophistiqué dans le but de réaliser des antennes imprimées de plus en plus performantes et assurant diverses fonctionnalités. La modélisation est accomplie via la méthode des moments alors que les algorithmes génétiques et d’autres techniques plus évolutives sont exploités comme un outil d'optimisation performant. Voir les détails
Mots clés : antenne imprimée, patch, techniques d’optimisations, les algorithmes génétique (GA), optimisation par essaim particulaire (PSO), optimisation par recherche de nourriture bactérienne (BFO), méthode des moments (MOM)
Étude du comportement thermique et mécanique des matériaux aéronautiques par des méthodes numériques: application au soudage de structure métallique
L’assemblage par soudage des constructions et des structures métalliques à usage aéronautique, tend vers l’utilisation intense de procédés de soudage modernisés tels que le soudage par l’arc électrique TIG et par friction malaxage FSW. Pour réduire le poids des appareils et des structures métalliques, il est envisagé dans les recherches actuelles de remplacer le rivetage par le soudage. Dans le présent travail, l’intérêt sera porté sur l’étude de ces deux procédés. Dans un premier temps, une étude du comportement thermique induit par le procédé de soudage TIG est menée. L’effet thermique important produit par la fusion des parties à assembler, crée dans la structure des zones à risques. Une modélisation et une simulation numérique adéquate du transfert thermique sont réalisées mettant en évidence l’effet des différents paramètres de soudage. Une étude expérimentale permettant une comparaison et une validation des résultats est ensuite présentée. Les résultats expérimentaux trouvés sont en bon accord avec les résultats numériques obtenus. Aussi, une étude du comportement mécanique des tôles soudées par le procédé TIG est faite sur la base d’essais de traction réalisés sur des éprouvettes normalisées ; elle a permis de s’initier à l’étude du comportement du matériau analysé. Dans un second temps, une étude de conception et de réalisation d’un nouvel outil de soudage par friction malaxage FSW est effectuée (Brevet [Aissani 2007]). Des essais de soudage ont été menés par la suite avec succès ; les joints de soudure réalisés ont été examinés et contrôlés par des tests CND (Contrôle Non Destructif). Enfin, une caractérisation mécanique et métallographique des cordons de soudure obtenus, par ces procédés, nous a permis de déterminer les propriétés mécaniques des soudures et la comparaison selon ces procédés. Voir les détails
Mots clés : soudage TIG, soudage FSW, ZAT, ZF, cycle thermique, champ thermique, acier 304L, alliage d’Aluminium
Comportement structural et mécanique de soudures d’acier inoxydable austénitique du type 316l vieillies
Des tôles d’acier inoxydable austénitique du type 316L d’épaisseur 4 mm ont été soudées à l’arc électrique à l’aide d’un fil nu d’acier inoxydable austénitique du type 308L d’un diamètre de 1.6 mm. Les soudures ont été maintenues à 700 °C pendant 140 h, 500 h et 1000 h. Une phase σ riche en Cr et en Mo a précipité dés les premières heures (140 h) de maintien à 700 °C. Le Mo présent dans la ZF provient des bords de la soudure lors du soudage. Par ailleurs, des profils de dureté Vickers montrent un adoucissement au niveau de la soudure vieillie jusqu’à 1000 heures comparé à la soudure de référence (soudure non vieillie). Lors des essais de traction assistés par la corrélation d’image digitale, la rupture s’est produite dans la zone de liaison pour la soudure de référence. Elle s’est produite au centre de la zone fondue dans la soudure vieillie durant 1000 h à 700 °C. La ferrite présente une fragilisation comparée à l’austénite lors de l’essai de traction pour la soudure de référence (soudure non vieillie).Ceci est confirmé par la littérature. Voir les détails
Mots clés : aciers inoxydables austénitiques, procédé TIG, soudure, traitements de vieillissement, transformation de phase, propriétés mécaniques
Optimisation par algorithme génétique multi-objectif de la pénalité floue pour la reconstruction d’images à partir de projections en tomographie-x
Les approches de reconstruction d’images sont rendues très mal posées par le fait que les projections sont en nombres limitées. De ce fait toutes les méthodes classiques comme la méthode analytique basée sur la transformée inverse de radon, ou les méthodes algébriques comme les moindres carrées, ne peuvent donner des résultats satisfaisants. Il est alors indispensable d’apporter de l’information a priori sur l’objet et/ou le fond pour régulariser le problème. L’une des approches c’est la modélisation probabiliste de cette information et l’estimation bayésienne ainsi que l’inférence floue. Dans ces méthodes les paramètres sont estimés à partir des projections en définissant la solution comme un minimisateur d’un critère régularisé approprié; soit par Moindre Carrées (MC) ou une méthode itérative régularisée comme le Maximum-Likelihood (ML), ou le maximum a posteriori (MAP), ou la régularisation floue. Les résultats après l’introduction des optimisateurs globaux, tels que les algorithmes génétiques et les optimisateurs PSO sont comparés avec l’utilisation des optimisateurs locaux tels que le gradient, newton-raphson etc. Notre nouvelle méthode a été testée et validée sur un ensemble d’images synthétiques et réelles. Les résultats simulés sont vraiment encourageants spécialement quant le nombre et les angles des projections sont limités. Quelques comparaisons avec les méthodes classiques (Analytiques, Algébriques et Probabilistes) sont faites pour attester les performances de nos méthodes proposées. Voir les détails
Mots clés : Tomographie, Reconstruction d’images, contrôle non destructif CND, estimation analytique, inférence bayésienne, inférence floue, optimisation génétique, optimisateur PSO (Particle Swarm Optimization)
Contribution à l'analyse des systèmes d'ordre fractionnaire
Les systèmes d'ordre fractionnaire ont reçu un intérêt considérable dans de nombreuxdomaines des sciences appliquées et de l'ingénierie. Ces systèmes sont généralement décritspar des équations différentielles d’ordre fractionnaire. Dans le domaine fréquentiel, ils sontreprésentés par des fonctions de transfert irrationnelles. A cause de ces fonctionsirrationnelles, les systèmes d’ordre fractionnaire ont été marginalement étudiés. Comme ilsn’ont pas de solutions analytiques exactes, les techniques numériques et d’approximation sontlargement utilisées pour leur résolution, analyse et implémentation. Dans cette thèse destechniques de résolution, d’implémentation analogiques et d’analyse des systèmes d’ordrefractionnaire fondamentaux en se basant sur des approximations par des fonctions rationnellesde leur fonctions de transfert irrationnelles sont présentées. L’extraction et l’analyse descaractéristiques fréquentielles et temporelles de ces systèmes a aussi été faite. Des exemplesillustratifs ont été présentés pour démontrer l’efficacité et l’exactitude des méthodesproposées. Les résultats des simulations obtenus ont été satisfaisants. Ils ont été discutés etcomparés avec des méthodes de résolution récente dans la littérature. Les comparaisons descaractéristiques obtenues avec ceux des systèmes du second ordre classique ont aussi étéfaites. Voir les détails
Mots clés : Equation différentielle d’ordre fractionnaire, fonction irrationnelle, Fonction rationnelle Implémentation analogique, stabilité, systèmes d’ordre fractionnaire
Elaboration et Caractérisation des Revêtements durs de Molybdène et des Couches Nitrocarburées Déposés sur une Fonte Grise
Pearlitic gray cast iron with lamellar graphite characterized by a better wear resistance and low friction coefficient used in the majority of cases in engineering are exposed to some very demanding operating conditions, being particularly significant thermal stresses, the abrasive wear and damage by corrosion of external parts. The present study was conducted with the main objective to study the effects of two different surface treatments to improve the microstructure and there fore anti-wear properties and electrochemical of cast iron in order to minimizing a weight loss. To answer our objectives and for first phase, we have chosen a surface hardening treatment by deposition of molybdenum with a thermal flame spraying process. Considering the diversity of parameters such as the surface pretreatment, the roughness, the flame temperature ,the distance between nozzle and substrate, gas pressure, the torch speed ,we were able to obtain a deposit thickness of 780 microns and roughness about 10 microns. This molybdenum coating is characterized by a lamellar structure containing oxides types (MoO3, Mo9O26, and Mo4O11), pores and unmelted particles. However, the contribution of molybdenum with the flame-wire process led to the formation of an interdiffusion zone can form intermetallic reinforcing coating-substrate adhesion. This treatment caused an improvement in the surface hardness up to 1400 HV. This value of hardness was also confirmed by nanoindentation testing where we found the elastic properties such as Young's modulus and Poisson's ratio. Besides, this coating is characterized by improved wear resistance and corrosion in chloride medium with 3 2 g/l relatively to the substrate. In the second phase of this study, we propose a treatment salt bath ferritic nitrocarburizing at a temperature of 580°C by varying the diffusion time from 2h up to 6h. The optimal hardening was obtained at temperature 580°C for 6h. This treatment has allowed us to obtain a nitrocarburized layer composed mainly of a compound layer (ε-Fe2-3N and γ'-Fe4N) followed by a diffusion layer (α and carbides). These layers a few tens microns of thicknesses have created a level of extreme hardness surface about 750 HV. Similarly, resistance to wear and corrosion in chloride solution at 32 g/l are significantly improved compared to those of the substrate.The analysis of the microstructure, mechanical, electrochemical behavior of coated systems and nitrocarburized layers were made using analysis techniques such as optical microscopy and scanning electron microscopy, grazing incidence X-rays diffraction, microanalysis of elements, Vickers microhardness, nanoindentation, testing abrasion and finally the electrochemical tests. Voir les détails
Mots clés : traitement de surface, projection thermique, Nitrocarburation, Revêtement Mo, propriétés mécaniques, fonte grise
Contribution à l’évaluation du champ thermique relatif à l’arc électrique de soudage
Ce travail présente les résultats des études théoriques et expérimentales des arcs électriques de soudage dans les procédés de soudage à arc sous protection gazeuse, GTAW (Gas Tungsten Arc Welding)/TIG (Tungsten Inert Gas) et GMAW (Gas Metal Arc Welding)/MIG-MAG (Metal Inert Gas – Metal Actif Gas) en polarité directe et inverse. Le comportement, le mode de fonctionnement et la stabilité des arcs électriques de soudage influencent la qualité du soudage et déterminent la productivité du procédé de soudage. Les paramètres de soudage tels que le courant, la tension d’arc, la longueur d’arc et le type d’électrode ainsi que leurs diamètres jouent un rôle important dans le comportement et la stabilité des arcs électriques et, de ce fait, dans la détermination de la qualité finale du produit soudé. Dans ce travail, la physique de l’arc et le phénomène de la formation des gouttes et leur déposition sont étudiés et le rôle de chaque paramètre de soudage, influençant le comportement de l’arc de soudage et le processus de transfert de métal, a été analysé. Du fait de la forte interdépendance entre les paramètres de soudage, le travail expérimental a été entrepris de sorte à isoler l’effet de chaque paramètre pour l’étudier individuellement. L’imagerie rapide a été utilisée afin de visualiser le plasma d’arc ainsi que le transfert du métal. La spectroscopie a été utilisée pour la détermination des températures des densités électroniques du plasma. Le taux de Fe dans le plasma a été aussi déterminé par des techniques spectroscopiques. L’étude est complétée par le diagnostic électrique. L’analyse, des vidéos et des images obtenues, permet d’extraire d’importantes informations géométriques concernant le plasma, les électrodes et les gouttes métalliques. Les images, de bonne qualité, obtenues avec un agrandissement appréciable permettent de déterminer le diamètre et le volume des gouttes ainsi que la fréquence de détachement de ces dernières. Le travail expérimental permet ainsi de déterminer et de corréler les paramètres de soudage influençant le transfert du métal au sein des plasmas de soudage. En se basant sur les résultats de l’imagerie rapide, la densité du courant de soudage a été déterminée expérimentalement en utilisant un montage adéquat. Les expériences menées montrent que, pour un courant et un fil de soudage donnés, la stabilité du plasma et le mode de transfert de métal dépendent fortement à la fois du courant et du gaz de protection utilisé. La méthode des volumes finis a été utilisée pour déterminer la distribution de la température dans le plasma de soudage et les résultats obtenus sont comparés avec les résultats expérimentaux. Voir les détails
Mots clés : arc de soudage, GMAW, GTAW, spectroscopie, imagerie rapide
Contribution à la détection et au diagnostic des défauts. Application aux systèmes dynamiques et aux matériaux
La détection et le diagnostic des défauts, jouent un rôle important dans la sécurité et la productivité.Ils fournissent aux opérateurs des informations relatives au fonctionnement des processus et la qualité des produits. Ils peuvent être effectués manuellement dans les cas simples. Dans les autres cas, un apport d’outils avancés sera nécessaire pour l’analyse. Cette assistance contribue à mieux interpréter les données, c’est-à-dire suivre l’évolution des processus ainsi que l’état des produits.Les travaux présentés dans cette thèse se situent dans le cadre de l’application des méthodes existantes et la proposition des nouvelles approches pour le diagnostic des défauts des systèmes dynamiques et des matériaux. Voir les détails
Mots clés : détection et diagnostic des défauts, sécurité, productivité, qualité des produits, systèmes dynamiques, matériaux