UPThèses

Nous avons, dans le cadre de ce travail, développé la Décharge à Barrière Diélectrique (DBD) dans deux électrofiltres de géométries différentes. L'un des électrofiltres est de configuration Fil -Cylindre et l'autre de configuration Plan-Plan. Le premier volet de l'analyse de la précipitation électrostatique a consisté à déterminer l'efficacité de collecte des électrofiltres. Les résultats obtenus ont montré que l'utilisation de la DBD pour la précipitation donnait non seulement de très bons résultats en configuration Fil-Cylindre, mais également en configuration Plan-Plan (plus de 99% d'efficacité). Le second volet de notre étude a été consacré à la caractérisation des phénomènes EHD à l'intérieur des électrofiltres DBD à l'aide de moyens métrologiques optiques. Les résultats ont montré que le vent électrique a une influence minime sur la précipitation. En dehors du processus de génération du vent électrique dû à la différence de rayon de courbure entre les électrodes, il semblerait que les streamers soient impliqués dans le phénomène de précipitation. D'un point de vue organisationnel, ce travail s'articule autour de quatre chapitres. Dans le premier chapitre, nous présentons la précipitation électrostatique comme un outil de dépollution de l'air. Le deuxième chapitre est consacré à la caractérisation électrique des électrofiltres. Le troisième chapitre aborde l'analyse des performances granulométrique des électrofiltres. Enfin, le quatrième chapitre traite l'aspect EHD des phénomènes opérant à l'intérieur des électrofiltres.

La maîtrise des conditions de lubrification mixte est un challenge complexe à relever puisqu'elle nécessite d'appréhender plusieurs phénomènes couplés: écoulement du fluide entre les rugosités, déformations élastoplastiques des aspérités, usure des surfaces. Le but de cette étude est de proposer une approche des phénomènes de lubrification mixte dans le contexte des paliers moteur. Le premier chapitre donne un aperçu des principales études théoriques et modélisations numériques dédiées à l'analyse du comportement des paliers. Le deuxième chapitre est dédié au phénomène d'écoulement du fluide entre deux surfaces rugueuses. En partant du modèle proposé par Patir et Cheng, une nouvelle définition des facteurs d'écoulement est proposée. Ce modèle prend en compte la direction des textures de surface. Plusieurs calculs paramétriques ont permis de définir des critères de choix pour les surfaces de calcul utilisées pour déterminer les facteurs d'écoulement. Le but de chapitre 3 est de détailler trois principaux modèles de contact existants, de les comparer afin d'extraire les avantages et les inconvénients de chaque modèle et surtout de voir leurs applications dans l'étude de la lubrification mixte des paliers de moteurs. Afin de mieux comprendre leurs limites, les modèles statistiques ont été comparés à un modèle déterministe, en éléments finis. Le chapitre 4 est dédié à l'étude de l'usure. Trois modèles d'usure basés sur la loi d'Archard sont présentés. Les différents modèles d'écoulement, de contact et d'usure sont finalement intégrés dans un programme de calcul numérique et utilisés pour prédire le comportement d'un palier de tête de bielle.

Dans ce travail, nous avons étudié le comportement structural des films minces d'oxyde d'yttrium sous faisceau d'ions, lors de leur élaboration et sous irradiation. Une attention particulière a été portée sur le rôle des défauts cristallins en combinant les techniques de DRX, MET et RBS. Les films déposés sur différents substrats par pulvérisation ionique présentent un écart important par rapport à la structure cubique-C idéale, avec de nombreux défauts induits lors de la croissance par effet d'" atomic peening " (lacunes d'oxygène et paires anti-Frenkel). L'état de contrainte résultant a été décrit par un modèle triaxial, permettant d'interpréter les évolutions expérimentales observées. Les cinétiques de remise en ordre sous recuit de la structure défective ont été étudiées par DRX in situ. Une forte influence de la contrainte initiale (et donc de l'énergie élastique emmagasinée) a été clairement mise en évidence. Pour les forts états de contraintes résiduelles, la transformation est observée à basse température (dès 250°C). Une approche thermodynamique justifie que la structure cubique-C défective peut être assimilée à une phase de type fluorine stabilisée par la contrainte. Enfin, deux comportements sont observés sous irradiation aux ions xénon, avec à basse énergie (<180 keV) une amorphisation de la structure, et à haute énergie une transition cubique-monoclinique. Pour justifier l'existence de ces deux régimes, le mécanisme de transformation a été expliqué par un effet de stabilisation, par la contrainte, de boucles lacunaires dans les plans {111}, de rayon sur-critique dépendant de la taille des cascades.

La reproduction fidèle de la locomotion humaine est une problématique d'actualité concernant les robots humanoïdes. Les travaux présentés dans ce mémoire ont pour objectif de définir une procédure permettant l'imitation par les robots humanoïdes du mouvement humain. Dans un premier temps les techniques de l'analyse du mouvement humain sont présentées. Le protocole de mesure adopté est exposé, ainsi que le calcul des angles articulaires. La problématique de la détection des évènements de contact est abordée en proposant l'adaptation des méthodes existantes pour des mouvements complexes. Les algorithmes sont validés par une série de mesures effectuées sur une trentaine de sujets sains. La deuxième partie traite de la transposition du mouvement humain aux robots. Une fois la problématique générale et le processus de transposition définis, le critère d'équilibre des robots marcheurs est présenté. A partir des données du mouvement humain capturé, les trajectoires de référence des pieds et du ZMP sont définies. Une modification de ces trajectoires est ensuite effectuée dans le cas de risque de collision entre les pieds notamment dans le cas de l'exécution d'un slalom. Finallement un algorithme de cinématique inverse, développé pour cette problématique est utilisé pour déterminer les angles articulaires du robot associés aux trajectoires de référence des pieds et du ZMP. Plusieurs applications sur les robots HOAP-3 et HPR-2 sont présentées. Les trajectoires sont validées vis-à-vis du maintien de l'équilibre grâce à des simulations dynamiques du mouvement ainsi que vis-à-vis des limites des actionneurs.

L'influence de différentes méthodes de préparation de surface sur la microstructure et les propriétés électriques des contacts à base Co sur n-Ge a été étudiée. Il a été montré que les nettoyages thermiques s'accompagnent de la diffusion d'impuretés métalliques dans le substrat. Lors du recuit, ces impuretés sont piégées par la formation des germaniures de cobalt. Un nettoyage à 700°C ou une attaque au HF permettent d'éliminer l'oxyde de germanium natif à l'interface M/SC, contrairement à un nettoyage thermique à 400°C qui cependant modifie la nature chimique de l'oxyde. Pour tous les échantillons, une microstructure complexe est observée après formation des germaniures. Les échantillons présentent une augmentation de la rugosité de l'interface M/SC et la coexistence des phases Co5Ge7 et CoGe2. Après un nettoyage à 400°C, une microstructure particulière, attribuée à l'oxyde restant après "nettoyage" est observée. Dans tous les cas, le modèle thermoïonique ne suffit pas à expliquer le comportement des diodes Schottky. En particulier, les valeurs obtenues pour la constante de Richardson sont très en deçà de la valeur attendue. Par une analyse en température des hauteurs de barrières, nous avons montré la nécessité de raisonner en terme d'inhomogénéités de barrière, ces dernières étant influencées par la microstructure. De plus, un fort ancrage du niveau de Fermi est observé pour les contacts directs M/SC alors qu'il est partiellement levé par l'oxyde de germanium natif présent à l'interface M/SC. Finalement, nous avons montré que ce désencrage du niveau de Fermi est lié à la nature chimique de l'oxyde.

Ce travail porte sur le contrôle électrohydrodynamique (EHD) des écoulements et plus particulièrement sur la mise au point d'une méthode de visualisation ainsi que sur le développement d'actionneurs. Dans une première partie, une analyse bibliographique rappelle les principes fondamentaux de l'EHD. Dans le deuxième chapitre, la méthode de vélocimétrie par image de particules (PIV) est adaptée au cas des écoulements EHD. La validité des mesures PIV en présence d'un champ électrique est analysée sur un écoulement de référence : le panache chargé bidimensionnel. Ensuite, dans le troisième chapitre, deux actionneurs utilisant deux techniques différentes d'injection sont examinés. Le premier actionneur étudié est basé sur la configuration lame-plan. La comparaison du jet 2D plan obtenu avec différents écoulements classiques de la mécanique des fluides permet de souligner les particularités du système. Les résultats obtenus permettent d'envisager des applications dans l'industrie aérospatiale. Le second actionneur utilise l'injection à barrière diélectrique. L'étude du comportement à l'aide de la méthode PIV a montré que le flux induit se comporte principalement comme un jet de paroi. Dans le chapitre quatre, l'actionneur est ensuite placé dans un injecteur afin d'obtenir la pulvérisation d'une nappe de carburant. Les différents paramètres testés montrent l'efficacité de la méthode. En conclusion, les deux actionneurs EHD ont montré leurs capacités à agir sur un liquide. Cette technique a été appliquée avec succès à la pulvérisation d'une nappe de carburant. Elle est particulièrement intéressante en aéronautique dans le cas où un écoulement externe d'air ne peut être utilisé.

Les paliers aérodynamiques sont utilisés dans des machines de grande précision et de petite taille où se trouvent réunis les grandes vitesses de rotations avec les très faibles jeux. Plusieurs études numériques ont été faites pour déterminer les coefficients dynamiques des paliers à air mais les validations expérimentales sont toujours nécessaires. Un dispositif d'essai a été développé pour tester les paliers à air fonctionnant à une vitesse maximale de 60000 tr/min et sous différentes charges statiques. Les essais ont été faits sur des paliers aérodynamiques circulaires mais le dispositif peut tester d'autres types de paliers. Les excitations dynamiques sont appliquées par deux pots vibrants ou par un marteau d'impact et une méthode d'identification des coefficients dynamiques a été développée. Deux paliers aérodynamiques circulaires de 30 mm et 40 mm de diamètre avec L/D = 1 et un jeu radial de 22 µm ont été testés. Les résultats obtenus pour différentes vitesses de rotation et charges statiques ont été comparés avec le calcul théorique.