Liste des Thèses de doctorat
Modélisation et commande d’un système éolienne
Ce travail vise principalement à apporter une contribution à la modélisation, le contrôle et l’optimisation d’un système à énergie renouvelable basé sur l’énergie du vent en utilisant les techniques de commande et d’optimisation modernes. Après la modélisation de la chaîne de conversion d’énergie éolienne complète avec exploitation de la commande MPPT, deux types de contrôle ont fait l’objet de l’analyse pour le contrôle de couple électromagnétique: la commande On-Off et la commande par mode glissant. D’après les résultats de simulation obtenus, la commande On- Off présente de meilleures performances pour un système invariant. Dans le cas où le système est soumis à des variations paramétriques, deux stratégies de contrôle sont apparus comme concurrentielles à la technique de contrôle On-Off à savoir la commande On-Off floue et la commande par mode glissant floue. Les résultats obtenus mettent en évidence l’efficacité des stratégies de commande proposées en terme de robustesse. Afin d'extraire la puissance maximale du SCEE, l'objectif de contrôle peut être formulé comme un problème d'optimisation, et il existe une certaine difficulté à trouver les paramètres du contrôleur. Pour atteindre notre objectif, nous avons opté pour les algorithmes d'optimisation multi-objectifs: MOPSO et POGWO. L’amélioration des résultats obtenus en simulation a été validée comparativement aux travaux des articles cités en bibliographie. Voir les détails
Mots clés : MPPT, Commande On-Off, Mode glissant, logique flou, optimisation, Machine électriques triphasés, Les algorithmes de contrôles, Eolienne, GACE
Détection et Identification des défauts de surface des produits plats dans les processus de laminage par vision artificielle et algorithmes intelligents
Dans les procédés de fabrication de produits en acier, une grande importance est allouée à l'état de surface et les possibilités de son inspection, production en cours. Le simple contrôle visuel est incapable de suivre le produit qui est, généralement, en mouvement; et même avec une vitesse réduitedu process, l'inspection de la surface ne peut être réalisée qu'à titre d'échantillonnage, qui reste non exhaustif.L'inspection en fin de process, quant à elle, ne pourrait être la solution idélae, du fait qu'elle ne permettra que de retracer l'historique du process, et renseigner sur ses tendences. Par conséquent, les défauts du produit final qui ne sont pas détectés et corrigés, conduisent au déclassement des produits et induisent des coûts supplémentaires.Le travail proposé, porte sur le développement d'applicationde détection et de classification automatique des défauts de surface des produits laminés à chaud. Ces défauts (pailles, griffes, calamine, porosité, etc) sont multiples et d'apparence complexe. Ainsi, notre contribution consiste à proposer de nouvelles approches, basées sur des descripteurs d'images, utilisés dans quelques applications de biométrie, les appliquer à une base de données de référence pour valider les algorithmes développés, et améliorer les résultats de classification déjà publiés par d'autres études. En outre, nous élaborons une nouvelle base de données, composée d'images de défauts de bandes d'acier liminées à chaud sur une ligne de production locale et nous démontrons l'efficacité des approches proposées par leur application sur cette nouvelle base de défauts. Nous contribuons, ainsi, à fournir un outil performant qui peut être utilisé en ligne pour le contrôle de la qualité des produits et même servir dans la maintenance et l'optimisation de la conduite du process. Voir les détails
Mots clés : Contrôle qualité, vision, Mesure, Défaut de surface, Traitement d'image, Méthodes statistiques, classification, Temps réel
Etude mécano-fiabiliste des propriétés mécaniques et ténacité des pipelines en acier revêtus
Malgré le développement des modèles de calcul de la durée vie des pipelines en acier pour le transport des hydrocarbures, sous corrosion localisée et défauts de fissuration, il existe encore un manque d'informations sur la corrélation entre les deux paramètres principaux caractérisant la géométrie du défaut à savoir sa profondeur et sa longueur.Le présent travail est une contribution à l’étude mécano-fiabiliste des propriétés mécaniques et de la ténacité des pipelines en acier, afin d’évaluer la durée de vie restante des conduites en acier pour le transport des hydrocarbures, et de corréler les deux paramètres dimensionnels à travers un paramètre commun qui est l'indice de fiabilité. Dans un premier temps, l'étude est menée en appliquant d’une part les méthodes analytiques basées sur le modèle d’Irwin, la méthode B31G, la méthode B31G modifiée, la procédure SINTAP, la méthode DNV-RP-F101, et d’autre part, les méthodes numériques au moyen du Code de calcul Abaqus. Puis dans un deuxième temps, la probabilité de défaillance exprimée par un indice defiabilité β, de la canalisation corrodée, soumise à une pression interne, est estimée en utilisant les méthodes de fiabilité FORM/SORM. Par ailleurs, des analyses de sensibilité ont été réalisées pour différentes géométries de défaut, afin d’identifier le degré d’influence de chacun des paramètres élémentaires de calcul impliqués respectivement dans les modèles analytiques et numériques. Après dans un troisième temps, une étude comparative entre les résultats de fiabilité des pipelines obtenus par couplage des méthodes d’évaluation de la fiabilité avec des modèles mécaniques baséssur les standards les plus utilisés, a permis de nous informer d’une manière réaliste et explicite surles modèles standards.Enfin, l’approche mécano-fiabiliste dans l’étude des propriétés mécaniques et de la ténacité des pipelines en aciers est conclue à travers la corrélation de la durée de vie du pipeline au moyen del’indice de fiabilité β en fonction de la longueur et la profondeur de la fissure. Cette corrélation permet de faire une comparaison directe des modèles de calcul utilisés et donc peut être un outil d’aide à la décision dans la détermination d’un programme d’actions de maintenance préventive ou curative dans les meilleurs délais et en toute sécurité. Voir les détails
Mots clés : pipelines, corrosion, défaut, normes de calcul, Indice de fiabilité, Sensibilité variables
Elaboration et caractérisation de couches minces d'oxyde de zinc dopées aux métaux pour des applications photovoltaïques et en détection de gaz
L’objectif de la thèse été le développement d’un groupe de dépôt de pulvérisation DC, et le dépôt des couches minces des oxydes métalliques (ZnO, AZO, Cu2O…) pour les testé dans quelques applications, dans ce cadre : Des couches minces de ZnO, d’AZO et de Cu2O ont été déposées en utilisent un groupe de pulvérisation DC monté au labo et par dépôt laser pulsé (PLD) et ça dans différents conditions de dépôt. Un ’étude en fonction la pression partielle d’oxygène dans la chambre de dépôt été effectuée sur des films minces de ZnO et de Cu2O déposé par pulvérisation DC et PLD, respectivement. Comme nous avons menu un traitement thermique par un laser infra rouge sur les couches de Cu2O déposé à différent pression d’oxygènes. Les échantillons ont été caractérisés par photoluminescence (PL), diffraction des rayons X (XRD), Raman, transmissions optiques (UV – vis), microscopie électronique à balayage (MEB) et des mesures électrique (effet Hall). Tous les résultats montrent l’influence de la PO2 sur les films déposés de ZnO et de Cu2O, et le recuit par laser change les différentes propriétés des couches de Cu2O.Des hétérojonctions Cu2O/AZO et Cu2O/ZnO/AZO ont été déposées sur des substrats de verre par dépôt laser pulsé. Les propriétés structurelles, optiques et électriques des films d'oxydes ont été caractérisées. Les hétérojonctions aussi ont été caractérisées, ou le microscope a force (AFM) atomique et le microscope électronique à balayage (MEB) montrent que l’insertion d’une couche de ZnO entre Cu2O et Le film AZO dans l’hétérojonction améliorent la taille moyenne des grains et la rugosité de la surface. Les hétérojonctions présentent des comportements de diode remarquables. La présence d’un film mince intermédiaire en ZnO réduit de manière significative les courants parasites et de fuite à travers la barrière, améliore la qualité de la hétérostructure, rend la bande d’énergie entre les couches AZO et Cu2O plus lisse et éliminer la possibilité de recombinaison d'interface, ce qui conduit à des électrons beaucoup plus longs durée de vie.L’activité photocatalytique des films ZnO et Cu2O a été étudiée au moyen d’essais la photdégradation de la rhodamine B (RhB) et de méthyl orange (MO) sous irradiation à la lumière solaire. Une étude comparative a été réalisée entre le ZnO et le Cu2O pour la décoloration de la Rhodamine B et du Methyl orange sous la lumière solaire. Les résultats ont montré que les films de ZnO présentent une activité photocatalytique plus grande avec la rhodamine B que le méthyle orange, qui présente plutôt une photodégradation plus importante avec les films de catalyseur de Cu2O. En fait, après avoir exposé les films à la lumière solaire pendant 6 h, on a obtenu un taux d'élimination de 81,69% pour le méthylorange sur des films de Cu2O, tandis que pour la rhodamine B, le meilleur taux d'élimination (60,85%) était obtenu avec du ZnO. Voir les détails
Mots clés : couches minces, ZnO, Photovoltaïques, Détection de gaz
Investigation théorique des complexes d’inclusion acide acétylsalicylique:β-cyclodextrine via la méthode AIM et la dynamique moléculaire
La mécanique quantique et la dynamique moléculaire ont été utilisées pour étudier l'inclusion d'aspirine neutre et déprotonée dans la cavité de la β-cyclodextrine (β-CD). Tout d'abord, la mécanique quantique a été utilisée pour étudier les propriétés structurelles, énergétiques et topologiques du complexe neutre (ASA: β-CD) et de sa forme déprotonée (ASA–: β-CD). La nature et la force des interactions conventionnelles et non conventionnelles dans ces complexes ont été étudiées. Elle a été réalisée en combinant les critères théoriques d'Atoms In Molecules (AIM) suggérés par Koch et Popelier et la méthode des orbitales atomiques (NBO) à l'aide de la théorie de la fonctionnelle de la densité corrigée en dispersion (DFT-D3) avec la fonctionnelle B3LYP utilisant la base cc-pvdz dans la phase gazeuse.Tandis que la dynamique moléculaire a été utilisée pour étudier les processus d'inclusion des complexes (ASA:β-CD) et (ASA–:β-CD) pour déterminer l'énergie libre à l'aide de simulations non biaisées et biaisées. De plus, nous avons suivi la formation de liaisons hydrogène entre les molécules d’ASA/ASA– et la β-CD en fonction du temps d’un part, et la formation de liaisons hydrogène entre ASA/ASA– et les molécules d'eau, d'autre part. Voir les détails
Mots clés : Aspirine, Cyclodextrine, Mécanique quantique, Complexes d'inclusion, Simulation par dynamique moléculaire, Liaisons hydrogène.
Contribution à l’étude de l’endommagement des pipes en matériaux composites hybrides sollicités au flambement
La grande utilisation des coques cylindriques dans les secteurs civils ainsi que militaires, justifie le grand intérêt porté à l’étude des phénomènes de flambage et post-flambage de ces structures. Malgré leur forme géométrique simple, les ambigüités rencontrées dans la compréhension et la maitrise de ces phénomènes en demeure toujours et nécessite d’être élucidées davantage. En effet, même si les équations de base ont été introduites depuis longtemps, l'analyse de ce phénomène ne cesse de prendre de l’ampleur grâce au développement des techniques de calcul modernes.Dans ce travail, l’étude du comportement au flambement des pipes en matériaux composites hybrides est proposée. Notre but principal est de prévoir numériquement le comportement résiduel des pipes endommagés ou contenant des défauts de fabrication. En utilisant la méthode des éléments finis, cette étude vise à trouver le rapport entre les sollicitations et le comportement des structures considérées avec et sans présence de défauts, tel que; fissure et perforation, et d’évaluer en outre leur endommagement. Voir les détails
Mots clés : Pipe en composite, endommagement, Paramètre de flambage, délaminage, Analyse par éléments finis
Analyse de la neutralisation du dopant dans le silicium parl’hydrogène pour une corrélation avec la tension en circuit ouvertmesurée sur des cellules photovoltaïques.
La motivation des recherches entreprises dans cette thèse vise à renforcer les potentialités qu’offrent les films de polysilicium (poly-Si) en couches minces pour des applications photovoltaïques. Pour ce faire, il était d’une importance primordiale de passiver avec l’hydrogène les défauts inter – et intra – grains du poly-Si. Cependant, l’amélioration des propriétés électriques de ces films est accompagnée par une neutralisation des atomes dopants suite à la formation des complexes dopant-hydrogène. En outre, la concentration active du dopant est un paramètre crucial qui peut affecter les propriétés électroniques des dispositifs conçus à base de silicium. Ainsi, l’objectif principal de notre travail est d’analyser la neutralisation du dopant dans le monosilicium par l’hydrogène pour une éventuelle corrélation avec la passivation des défauts dans le poly-Si. En conséquence, des films de silicium monocristallin obtenus par la technique de fusion de zone et dopé uniformément au phosphore ou au bore ont été utilisés pour élaborer respectivement des diodes Schottky ou des jonctions n+p. Ces dernières ont été employées pour explorer la neutralisation des dopants par l’hydrogène en revanche le suivi de l’évolution de la tension en circuit-ouvert mesurée sur des cellules photovoltaïques n+pp+ à base du silicium polycristallin a été dédiée pour l’examen de la passivation des défauts inter – et intra – grains. Par ailleurs, les traitements d’hydrogénation ont été réalisés dans un réacteur Roth & Rau de PECVD du laboratoire ICUBE (ex. INESS) de Strasbourg (France) qui permet de créer des plasmas à décharge micro-onde assistée par la résonance cyclotronique électronique. L’analyse des résultats obtenus montrent que l’introduction de l’hydrogène dans le silicium cause une neutralisation du phosphore et peut même former des molécules de H2. Proche de la surface de silicium, les molécules d’hydrogène forment des platelets et par la suite la diffusion de l’hydrogène en volume s’affaiblit tandis qu’une hydrogénation excessive donne lieu à de nouveau défauts qui dégradent les propriétés électriques en particulier la tension en circuit-ouvert. Egalement, l’hydrogène neutralise le bore dans les jonctions n+p et provoque un gradient de concentration entre la limite de la zone de charge d’espace (ZCE) et la profondeur de la région p. En conséquence, nous avons admis l’existence d’un champ électrique qui encourage une diffusion profonde des atomes d’hydrogène en volume de la région p. A ce stade, un mécanisme de diffusion et de passivation des défauts dans les cellules photovoltaïques n+pp+ en polysilicium a été proposé. Aussi, il a été constaté que la désactivation du dopant s’effectue dans une région électriquement neutre qui agit comme une couche tampons résistive à faible mobilité près de la surface de l’émetteur n+ et proche de la jonction, ce qui entraîne une réduction du nombre de porteurs de charge recombiné à la surface avant et aux bords de la cellule photovoltaïque. C’est pourquoi, la tension en circuit-ouvert s’améliore au fur et à mesure que la concentration du dopant inactif augmente dans les cellules solaires à base du silicium polycristallin. Voir les détails
Mots clés : passivation, plasma, Cellules photovoltaïques, Hydrogénation
CARACTÉRISATION DES NANOSTRUCTURAUX Fe60(Al2O3)40 et Fe60-xCox(Al2O3)40
The nanostructured materials present more often some originals behavior, which be different considerably from those massifs materials. These materials, varying on a scale of the order of some nanometers, and appear under diverse forms according to the dimensionality. Their peculiarity is that they present under the influence of the refinement of the crystallite size, a simultaneous improvement of the magnetic, physical and mechanical properties, in comparison to those conventional materials.FeCo alloys present exceptional magnetic properties. They exhibit a high magnetic permeability, a high saturation moment and a low coercivity. And the addition of Al2O3 as an insulating phase can improve their properties by preventing the diffusion or agglomeration of magnetic particles and their growth.Comparing with other techniques of elaboration, mechanical alloying is a simple and effective process. It offers many advantages in the manufacture of nanostructured materials because it allows a perfect distribution of the chemical elements, an excellent control of the composition and homogeneity of the material.The aims of this work is to study the magnetic and structural properties of nanostructured powders Fe60-xCox(Al2O3)40 obtained by high energy ball milling. The morphological and structural characterization of these powders was carried out with a scanning electron microscope (SEM) and X-ray diffractometer. The evolution of these properties is verified by non-destructive techniques such as vibrating sample magnetometer (VSM) and eddy currents (CF).From a structural point of view, the results showed that the increase of the milling time (of 0 h to 30 h) of Fe60( Al2O3)40 powder ( x=0 ), causes a decrease of the average crystallite size and an increase of the internal stress, On the other hand from a magnetic point of view, registering us a decrease of the saturation magnetization and an increase of coercivity. On the other hand by varying x (increase of mass percentage of Co) in powders Fe60-xCox(Al2O3)40 milled for 20 hours, the preceding parameters vary in the same direction as in the powder in x=0 but in a better way. Voir les détails
Mots clés : Nanostructured materials, Mechanical Alloying, micro-structural and morphological properties, magnetic measurements and Eddy current
Synthèse et Caractérisation Physicochimique de Bases de Schiff: Application dans la Protection Contre la Corrosion des Armatures du Béton
Deux bases de Schiff originales nommées L1 et L2 sont synthétisées en utilisant la méthode de condensation et caractérisées par (FT-IR, DRX et AE). Les composés obtenus sont des monocristaux. L'étude de leurs efficacités inhibitrices vis-à-vis de la corrosion des armatures du béton a été réalisée par la polarisation potentiodynamique et la spectroscopie d'impédance (SIE). L'efficacité d'inhibition de L1 et L2 contre la corrosion de l'acier doux dans le béton est étudiée dans le milieu agressif NaCl 0.5M en fonction de la concentration de l'inhibiteur, du temps d'immersion et de la température. Un pouvoir d'inhibition élevé est observé (90% pour L1=10-6M et de 93% pour le L2=10-4M) à t=28jours et T=30°C. Cette inhibition augmente en fonction de la température pour les deux bases de Schiff. Le mécanisme d'action de ces inhibiteurs est défini par l'étude thermodynamique. L'efficacité inhibitrice (EI%) et l'énergie d'activation apparente (Ea) ont été calculées en l'absence et en présence de différentes concentrations de L1 et L2. Les valeurs de DGads, Ea, DHa, and DSa montrent que L 1 et L2 sont des bons inhibiteurs de la corrosion de l'acier doux dans le béton dans un environnement de NaCl 0.5M. Les inhibiteurs étudiés agissent par adsorption selon un processus de chimisorption obéissants à l'isotherme de Langmuir. L’adsorption est confirmée par l’examen des morphologies des surfaces corrodées par MEB. La théorie de la densité fonctionnelle (DFT) a été utilisée pour définir les sites d’action de ces inhibiteurs et les résultats déduits sont en bon accord avec ceux de l’expérimental. Les tests mécaniques réalisés pour examiner l’effet de l’ajout de ces deux inhibiteurs sur la résistance mécanique du béton armé n’a révélé aucune contrainte. Ces composés sont donc promoteurs dans le domaine du Génie Civil. Voir les détails
Mots clés : Corrosion - Armature - Béton -Inhibiteurs Organiques –Bases de Schiff- Synthèse Chimique- Polarisation Potentiodynamique–Spectroscopie d'Impédance - EIS –MEB – DRX–EDX–DFT.
Application d’un procédé AD-OX (Adsorption-Oxydation) pour le traitement des colorants alimentaires en milieu aqueux
L a première étape de ce travail est dédiée à l’étude de la dégradation sonocatalytique en présence ou en l’absence du peroxyde d’hydrogène H2O de deux colorants alimentaires largement utilisés dans les industries agroalimentaires et 2pharmaceutiques en Algérie. Le travail est réalisé en suspension aqueuse en présence de ZnO. La décoloration de la suspension est effective après un traitement par le procédé US-ZnOH2O de 2 min pour le E132 et de 30 min pour le E127, et s’accompagne d’une minéralisation partielle de 50.20% pour le E127 et de 76% pour le E132 pour une concentration initiale en colorants alimentaires égale à 50 mg L2-1. Afin de déterminer le mécanisme général de la sonocatalyse et plus tard de la photocatalyse, une étude est consacrée à l’évaluation de l’efficacité photocatalytique du catalyseur commercial, l’oxyde de Zinc, ZnO. Ce travail nous a permis d’estimer les taux d’adsorption et l’étude des isothermes d’adsorption des colorants étudiés sur le catalyseur ZnO, en l’absence du rayonnement UV ou US. Nous avons en outre, examiné l’influence de quelques paramètres sur les différents procédés utilisés dans cette étude. La seconde partie est consacrée à la caractérisation de l’oxyde de Zinc avant et après le procédé US-ZnO-H2O, par différentes techniques, MEB, DRX et FTIR. La dernière partie de cette thèse a l’étude photocatalytique des deux colorants alimentaires, E127 et E132 par les procédés UV-ZnO et UV-ZnO-H22O. La décoloration de la suspension est effective après un traitement par le procédé UV-ZnO de 240 min pour le E132 et de 180 min pour le E127, et de 60 min pour le E127, et de 10 min pour le E127 pour le procedé UVZnO-H2O22 pour une concentration initiale en colorants alimentaires égale à 50 mg L. Le modèle de Langmuir-Hinshelwood est adéquat pour décrire la cinétique de dégradation des colorants alimentaires en utilisant ces procédés. Pour le mélange binaire des deux colorants, nous avons atteint un rendement d’élimination égal à 64% au bout de 180 min pour un mélange de 90% E127+10% E132. Enfin une étude comparative entre les différents procédés utilisés UV, US, UV-ZnO, USZnO,US-ZnO-H2O2 et UV-ZnO-H2O a été effectuée. Voir les détails
Mots clés : Sonocatalyse, ultrason, MEB, FTIR, DRX