Liste des Thèses de doctorat
Étude des phénomènes d'interaction gaz/solides au voisinage de l'équilibre. Application à la détection multi -sensorielle d'un mélange gazeux
Dans cette thèse, en utilisant le formalisme de Gibbs Duhem, de nouvelles équations différentielles ont été développés. Ces modèles décrivent le comportement physico-chimique et thermo dynamique aux interfaces du multi-système (multi capteurs/ mélange gazeux); ils peuvent être utilisés pour vérifier la cohérence des données expérimentales et ainsi améliorer la métrologie du multi capteurs (ou nez électronique) . En outre, ils peuvent être utiles pour des études ultérieures de la thermodynamique des multi systèmes. Dans le cas général des interactions entre un nez électronique et un mélange gazeux, la réponse d'un senseur dépend non seulement de la composition du mélange de gaz et de la température, mais aussi sur des sensibilités partielles des autres éléments du nez électronique. Les influences des sensibilités partielles des éléments du réseau de capteurs et les influences des concentrations des composants du mélange de gaz sur la réponse du réseau de capteurs sont exprimées par les équations différentielles déduites. Les interactions entre un nez électronique à base de films d'oxydes métalliques (capteurs MOS) et un mélange gazeux sont décrites par le modèle empirique de Clifford, nous avons montré dans cette thèse que ce modèle est une solution de nos équations différentielles développées et constitue un cas particulier d'un résultat assez général. Enfin, nous proposons des modèles pour les interactions entre un réseau de capteurs à base de polymères conducteurs et un mélange de vapeurs. Voir les détails
Mots clés : multi capteurs chimiques, nez électronique, modélisation analytique, adsorption, interfaces gaz/ solides, équations de Gibbs Duhem
Caractérisation non destructive des matériaux nanostructures élaborés par mecanosynthese
La thèse traite d’un point de vue expérimental l’élaboration et la caractérisation des matériaux nanostructurés. En premier lieu, nous nous sommes intéressés à cerner les conditions d’élaboration des nanostructures par mécanosynthèse, technique de broyage à haute énergie qui consiste fondamentalement en des chocs répétés produisant des fractures et des soudures à froid des particules de poudre prises en étau entre les billes de broyage. L’intérêt porté au système Fe65Co35 est lié au fait que ce dernier possède un moment magnétique moyen, une température de curie et un champ magnétique hyperfin maximums ; l’amélioration des propriétés électriques et la protection contre la corrosion du composé Fe-Co a nécessité l’ajout d’Aluminium. Nous avons ensuite étudié la caractérisation et l’évaluation non destructive par différents procédés magnétiques et l’influence des effets de la mécanosynthèse sur les propriétés magnétiques des alliages nanostructurés à base de fer. Nous avons également exploré la technique de caractérisation par les courants de Foucault qui a permis la connaissance de l’instant de formation des alliages pendant l’opération de broyage. Les matériaux nanostructurés obtenus sont caractérisés par un comportement spécifique différent selon la technique de caractérisation utilisée, d’où la nécessité de cerner correctement le domaine et de préciser les conditions d’application. Voir les détails
Mots clés : évaluation non destructif, Mécanosynthèse, taille des cristallites, nanostructure, mesures Magnétiques, champ coercitif, hystérésis, courants de Foucault, Mössbauer, hyperfréquences
Segmentation d’images par approches statistiques et recherche d’images par le contenu. Application aux images radiographiques de soudures
La première partie de cette thèse décrit trois méthodes de segmentation d’images pour ladétection des défauts de soudures dans les radiogrammes. Un modèle probabiliste de contouractif basé région est proposé. La modification du modèle initial en utilisant des opérations deséparation/fusion selon une métrique du contour améliore les résultats de la segmentation.Une évaluation objective de quelques méthodes de seuillage basées sur les approches globaleet locale pour la détection des défauts est menée et discutée où les méthodes locales s’avèrent lesplus efficaces. L’efficacité du modèle de mélange de gaussiennes généralisées est aussiobservée dans l’extraction des régions du défaut, du cordon de soudure et du métal de base.Dans la deuxième partie de la thèse, l’approche de recherche d’image avec retour de pertinenceest utilisée sur la base des défauts où un nouveau descripteur issu de la fusion desdescripteurs géométriques de forme avec les descripteurs de Fourier génériques a amélioré lestaux de récupération. Voir les détails
Mots clés : radiographie, défaut de soudure, segmentation d’images, contour actif basérégion, seuillage, modèle de mélange, descripteur de forme, recherche d’image par le contenu
Méthodes de traitement des signaux ultrasonores basées sur la déconvolution dans la détection des défauts
Ce travail de thèse concerne l’étude et l’implémentation des méthodes de traitement des signaux ultrasonores basées sur la déconvolution, appliquées à la détection des défauts de délaminage présents dans un matériau composite multicouches du type CFRP. Le signal ultrasonore mesuré est modélisé sous la forme d'un produit de convolution entre une fonction représentative de la forme d'onde émise par le traducteur ultrasonore et une fonction appelée réflectivité. Le problème de l'échographie ultrasonore consiste à essayer de reconstruire le plus précisément possible la séquence de réflectivité. Compte tenu de la définition du modèle direct, le problème inverse spécifique traité dans cette thèse est celui de la déconvolution. La résolution de cette classe de problèmes se heurte à deux difficultés liées d'une part à la présence de bruit et d'autre part à la perte d'informations due à la convolution. Le problème de la déconvolution est donc de remonter à la "bonne" solution, c'est-à-dire celle qui est physiquement significative. Dans cette thèse, les méthodes de déconvolution qui sont divisées en trois grandes catégories : déterministe, semi aveugle et aveugle, ont été étudiées, implémentées, adaptées aux signaux ultrasonores et appliquées au contrôle des matériaux composites. Les résultats obtenus sur divers signaux ultrasonores synthétiques et expérimentaux attestent de la robustesse et des performances de ces méthodes. Voir les détails
Mots clés : contrôle non destructif, ultrason, traitement de signal, déconvolution
Synthèse, caractérisation et application de matériaux catalytiques
La caractérisation physico-chimique a montré que notre adsorbant est constitué en majorité de silice et d’alumine et que sa structure est désordonnée. La surface spécifique mesurée est plus importante pour un kaolin purifié et activé et les bords présentent des charges négatives. Le point de charge zéro mesuré est à un pH 6,8. L’élimination est envisagée en régime discontinu. Les résultats des investigations réalisés montrent que l’équilibre est atteint au bout de 16 minutes pour le nickel, 20 minutes pour le manganèse et 14 minutes pour le plomb. Cette sorption est maximum à 20°C, pour une vitesse d’agitation de 400tr/min, une granulométrie comprise entre 80 et 100 µm, un pH pris entre 4 et 4,4. Les quantités maximales adsorbées à l’équilibre par gramme sont 43,2 mg/g de nickel; 38,23 mg/g de manganèse et 35,69mg/g de plomb. Le modèle d’adsorption obéit à l’équation de Langmuir première version. Le tracé de l’isotherme de sorption le confirme par la présence d’un lent palier. La cinétique est du pseudo premier ordre. Le transport externe des ions métallique considérés de la solution vers l’adsorbant semble une étape contrôlant la vitesse du processus globale. Par contre le transport interne dans les pores n’est pas le seul mécanisme limitant de la cinétique de sorption. Il y a probablement d’autres mécanismes impliqués. Cette sorption est partagée en deux zones: une zone de diffusion et une zone cinétique contrôlée par la réaction. . Les paramètres thermodynamique montrent que cette sorption est spontanées (ΔG<0), exothermique (ΔH <0) et qu’aucun changement n’a été effectue au niveau de sa structure (ΔS<0) En mélange binaire (nickel- plomb), les mesures expérimentales ont montré que l’adsorption du nickel est plus importante. La quantité maximale adsorbé en mélange est inférieure a celle de l’élément seul. Les tracés des isothermes d’adsorption ont montré que les présentations les plus proches de l’isotherme l’expérimentale sont ceux établit par les modèles de Langmuir généralisé - modifie et de la Théorie de la Solution Adsorbée Idéale. Voir les détails
Mots clés : Kaolin, Nickel, manganèse, plomb, adsorption, eau, dépollution
Segmentation et évaluation des images segmentées
La segmentation de l’image – le processus qui vise à diviser l’image en ses constituants – est une étape clé dans le traitement de l’image car ses résultats conditionnent la qualité de l’interprétation. Plusieurs méthodes ont été proposées mais aucune ne peut être considérée comme universelle. C’est pourquoi l’évaluation de la performance de la segmentation s’avère indispensable pour s’assurer qu’une technique donnée réalise avec succès la tache pour laquelle elle a été développée. Cette thèse s’articule sur les deux aspects suscités du traitement de l’image. En premier, nous proposons trois méthodes de segmentation basées sur la technique des modèles déformables. Dans un deuxième temps, nous proposons deux méthodes d’évaluation de résultats de segmentation d’images en régions. Voir les détails
Mots clés : Segmentation d'images, contours actifs, Évaluation de la segmentation d'images, Méthodes supervisées, Mesures de différence.
Influence des traitements thermiques a haute température sur l’évolution de la texture et de la microstructure des soudures d’acier inoxydable duplex
Ce travail traite de l’évolution de la texture et de la microstructure dans les soudures d’acier inoxydable duplex 2205 traitées thermiquement. L’analyse microstructurale a montré que la ZAT est caractérisée par une forte teneur en ferrite alors que le centre du métal fondu contient plus d’austénite. Les traitements thermiques effectués dans le domaine 800-1000°C ont causé la précipitation de la phase et des carbures de chrome M23C6 aux interfaces / qui sont les sites privilégiés de germination. Au-delà de 1050°C la fraction volumique de la ferrite augmente avec la température. Les propriétés mécaniques optimales du joint soudé sont obtenues suite à un traitement d’hypertrempe à 1050 °C pendant 1h. Le passage de la température d’hypertrempe de 1050 à 1250 °C retarde la précipitation de la phase et favorise celle de l’austénite secondaire 2. L’étude de la cinétique de précipitation de la phase dans les différentes zones de la soudure montre que celle-ci suit le modèle modifié de JMA. Les résultats obtenus montrent une dépendance significative de la précipitation de la phase par rapport à la température d’hypertrempe. L’analyse par EBSD de la texture cristallographique du métal fondu a permis de déterminer la relation d’orientation exacte entre l’austénite et la ferrite comme étant une rotation de 44.2° autour d’un axe <0.16, 0.16, 0.97>. La texture du métal de base reste quasiment stable suite à l’opération de soudage et aux traitements thermiques effectués au moment où une petite dispersion vient perturber légèrement la relation d’orientation dans le métal fondu. Voir les détails
Mots clés : acier inoxydable duplex 2205, soudage, traitement thermique, texture cristallographique, cinétique de précipitation
Contribution à l'étude des paliers en régime hydrodynamique instationnaire : influence des états de surface
Actuellement, il y’a un fort besoin de faire des machines plus efficaces par la localisation et la réduction des pertes de puissance. Les plus importantes pertes dans une machine proviennent des paliers. Les paliers lisses sont utilisés pour supporter une charge radiale et présentent plusieurs avantages tels que le faible frottement et l'usure, une bonne dissipation de la chaleur par l'huile, et la réduction du bruit et des vibrations. Leurs lubrification est vraiment importante car un contact entre les surfaces provoquerait une usure rapide. Utilisant des surfaces avec une micro-géométrie (texture) contrôlée peut être une approche efficace pour améliorer les performances de roulement. Le but principal de l’étude c’est de modéliser et de comprendre l'évolution des caractéristiques statiques d’un palier lisse avec la présence de textures sur les surfaces de contact de celui-ci. L’analyse des surfaces industrielles en lubrification exige une mesure détaillée de l’état des surfaces, un maillage raffiné et des calculs importants, aussi bien qu’une substantielle puissance de calcul numérique. La méthode numérique de type différences finies décrite dans le présent travail, est utilisée pour étudier l'effet en lubrification hydrodynamique d'une surface comportant des textures sur les caractéristiques d’un palier lisse. Voir les détails
Mots clés : tribologie, palier lisse, méthode des différences finies, conditions aux limites de Reynolds, méthode de Gauss–Seidel, texture, lubrification hydrodynamique
Techniques de traitement des signaux ultrasonores appliquées au contrôle non destructif des matériaux
Cette thèse répond aux problèmes essentiels du Contrôle Non Destructif par ultrasons des matériaux à savoir : la résolution, la sensibilité et l'identification des défauts. La problématique ainsi que l'objectif du travail réalisé, sont divisés en trois parties: 1-Dans la détection de défaut par ultrasons, il est souvent difficile de distinguer entre le signal du défaut et le bruit provenant des grains du matériau à contrôler. Ce bruit masque souvent le signal du défaut et crée une gêne dans sa détection. Il faut donc rehausser la visibilité du défaut par des techniques basées sur l'analyse du spectre de l'écho du défaut. Dans ce but, nous développons des méthodes de traitement du signal afin de les appliquer à l'extraction d'échos de défauts noyés dans le bruit de structure. 2-Le contrôle par ultrasons permet de détecter aisément les défauts, cependant, l'identification ou la connaissance de leur nature est très complexe. Des analyses effectuées sur des exemples d’échos de défauts détectés dans des pièces métalliques ont montré clairement que l’on peut décrire ces formes détectées suivant un ensemble de paramètres caractéristiques afin de pouvoir faire la discrimination entre un défaut plan et un défaut volumique. Dans ce but, nous développons une méthode de mesure d’attributs caractérisant les signaux de défauts. Ces attributs seront introduits dans un classificateur développé à base de réseaux de neurones multicouches permettant la classification des défauts de soudure (défaut plan ou défaut volumique). 3- La mesure de fines épaisseurs par des techniques classiques posent énormément de problèmes dans la détection d’échos superposés dans le temps. Dans ce but les représentations temps-fréquence sont développées et sont appliquées pour la mesure de telles épaisseurs des matériaux métalliques. Voir les détails
Mots clés : contrôle non destructif, ultrason, traitement de signal, SSP
Contribution à la caractérisation des matériaux par ultrasons
Durant les deux dernières décennies les ultrasons se sont imposés comme un outil très performant dans la caractérisation non destructive des matériaux. Les ondes acoustiques traversant une matière en ressortent modifiées. Ces modifications sont directement liées avec l’aspectmécanique, structural ou physique de la matière explorée. Apres une étude théorique sur les joints soudés, les traitements thermiques, les constantes élastiques d’ordre deux et trois ainsi que la dureté et la grosseur des grains d’un matériau polycristallin ; l’acier, nous avons d’abord étudié l’influence de l’instrumentation d’une chaîne de contrôle et de caractérisation par ultrasons sur les résultats expérimentaux afin d’optimiser le fonctionnement de cette chaîne. Nous passons ensuite en revue les travaux expérimentaux réalisés au Laboratoire de Caractérisation et d’Instrumentation du C.S.C. et qui ont porté sur l’étude de l’évolution de certains paramètres ultrasonores tels que le vitesses de propagation et les coefficients d’atténuation en fonction de : l’étendue de la zone affectée thermiquement (ZAT) lors d’une opération de soudage les constantes élastiques du second ordre pour les matériaux métalliques tel que l’acier au carbone, l’acier inoxydable et le laiton les constantes élastiques du troisièmeordre de l'acier E36W, de l’aluminium A4 et de l’aluminium 2017A la dureté et la grosseur des grains de l’acier Cette étude a montré qu’il est possible de caractériser quantitativement avec une précision acceptable les constantes élastiques du second et troisième ordre des matériaux métalliques ainsi que l’étendue d’une zone affectée thermiquement d’un joint soudé. De même, l’analyse de l’évolution des paramètres ultrasonores et des courbes de dureté et de grosseur des grains de l’acier montre la possibilité de remonter à ces caractéristiques par la simple mesure non destructive de la vitesse de propagation ou des coefficients d’atténuation d’un mode de propagation des ultrasons. Les résultats expérimentaux obtenus sont comparés aux résultats obtenus par des techniques classiques et ceux de la littérature et analysés afin de développer des techniques non destructives de caractérisation quantitative et / ou qualitative des matériaux par ultrasons. Voir les détails
Mots clés : contrôle non destructif, ultrason, caractérisation