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The study of structural reliability mainly concerns the evaluation and prediction of the risk of limit state violation for an engineering structure at any stage of its life. Reliability evaluation helps improve structure design and product quality, which is of great significance for companies and consumers. It is also the basis of reliability modeling and prediction. Vibration control is a technique to reduce the energy of a vibrating structure when it is excited by external forces. This technique is widely used in various systems, such as buildings, bridges, machine tools and vehicles. Reliability prediction helps companies make production planning and implement preventive maintenance. To do the predictions, a reliability model is firstly determined. Due to complex interior and exterior factors, the structure properties always deviate their design values. The structural uncertainties play an important role in reliability modeling. Traditional reliability models are commonly based on a priori information and professional knowledge, which has been unrealistic for today’s systems that are more complex and nonlinear due to advanced design methodologies. In this situation, growing attention has been paid to non-parametric statistical learning approaches. Seen as a classification/ regression procedure, the prediction task can be realized by machine learning models, such as Tree methods, Support vector machines, Artificial Neural Networks, etc. These models are attracting more and more attention in recent published researches. In this research, we have investigated several machine learning models such as Random Forests, Adaptive Boosting, Support vector machines, Artificial Neural Networks, etc. Besides we developed a new system reliability assessment method for complex structural systems. These methods extend statistical learning methods on structural reliability analysis and prediction.; L’étude de la fiabilité structurelle concerne principalement l’évaluation et la prévision du risque de violation de l'état limite pour une structure d'ingénierie à n'importe quel stade de son la vie. L’évaluation de la fiabilité contribue à améliorer la conception de la structure et la qualité du produit, qui revêt une grande importance pour les entreprises et les consommateurs. C'est aussi la base de modélisation et prédiction de la fiabilité. Le contrôle des vibrations est une technique permettant de réduire la énergie d'une structure vibrante lorsqu'elle est excitée par des forces extérieures. Cette technique est largement utilisé dans divers systèmes, tels que les bâtiments, les ponts, les machines-outils et véhicules. La prévision de fiabilité aide les entreprises à planifier la production et à mettre en œuvre la maintenance préventive. Pour faire les prédictions, un modèle de fiabilité est d'abord déterminé. En raison de facteurs intérieurs et extérieurs complexes, la structure les propriétés dévient toujours leurs valeurs de conception. Les incertitudes structurelles jouent un rôle important dans la modélisation de la fiabilité. Les modèles de fiabilité traditionnels sont généralement sur la base d'informations a priori et de connaissances professionnelles, ce qui était irréaliste pour les systèmes d’aujourd’hui, plus complexes et non linéaires en raison des technologies avancées. méthodologies de conception. Dans cette situation, une attention croissante a été accordée à approches d'apprentissage statistique non paramétriques. Vu comme une classification / regression procédure, la tâche de prédiction peut être réalisée par des modèles d’apprentissage automatique, tels que méthodes d’arborescence, machines à vecteurs de support, réseaux de neurones artificiels, etc. Les modèles attirent de plus en plus l'attention dans les recherches récemment publiées. Dans cette recherche, nous avons étudié plusieurs modèles d’apprentissage automatique tels que: Forêts aléatoires, Boosting adaptatif, Machines à vecteurs de support, Neural artificial Réseaux, etc. En outre, nous avons développé une nouvelle méthode d'évaluation de la fiabilité du système. pour les systèmes structurels complexes. Ces méthodes étendent les méthodes d'apprentissage statistique sur l’analyse et la prévision de la fiabilité structurelle.

The study of structural reliability mainly concerns the evaluation and prediction of the risk of limit state violation for an engineering structure at any stage of its life. Reliability evaluation helps improve structure design and product quality, which is of great significance for companies and consumers. It is also the basis of reliability modeling and prediction. Vibration control is a technique to reduce the energy of a vibrating structure when it is excited by external forces. This technique is widely used in various systems, such as buildings, bridges, machine tools and vehicles. Reliability prediction helps companies make production planning and implement preventive maintenance. To do the predictions, a reliability model is firstly determined. Due to complex interior and exterior factors, the structure properties always deviate their design values. The structural uncertainties play an important role in reliability modeling. Traditional reliability models are commonly based on a priori information and professional knowledge, which has been unrealistic for today’s systems that are more complex and nonlinear due to advanced design methodologies. In this situation, growing attention has been paid to non-parametric statistical learning approaches. Seen as a classification/ regression procedure, the prediction task can be realized by machine learning models, such as Tree methods, Support vector machines, Artificial Neural Networks, etc. These models are attracting more and more attention in recent published researches. In this research, we have investigated several machine learning models such as Random Forests, Adaptive Boosting, Support vector machines, Artificial Neural Networks, etc. Besides we developed a new system reliability assessment method for complex structural systems. These methods extend statistical learning methods on structural reliability analysis and prediction., L’étude de la fiabilité structurelle concerne principalement l’évaluation et la prévision du risque de violation de l'état limite pour une structure d'ingénierie à n'importe quel stade de son la vie. L’évaluation de la fiabilité contribue à améliorer la conception de la structure et la qualité du produit, qui revêt une grande importance pour les entreprises et les consommateurs. C'est aussi la base de modélisation et prédiction de la fiabilité. Le contrôle des vibrations est une technique permettant de réduire la énergie d'une structure vibrante lorsqu'elle est excitée par des forces extérieures. Cette technique est largement utilisé dans divers systèmes, tels que les bâtiments, les ponts, les machines-outils et véhicules. La prévision de fiabilité aide les entreprises à planifier la production et à mettre en œuvre la maintenance préventive. Pour faire les prédictions, un modèle de fiabilité est d'abord déterminé. En raison de facteurs intérieurs et extérieurs complexes, la structure les propriétés dévient toujours leurs valeurs de conception. Les incertitudes structurelles jouent un rôle important dans la modélisation de la fiabilité. Les modèles de fiabilité traditionnels sont généralement sur la base d'informations a priori et de connaissances professionnelles, ce qui était irréaliste pour les systèmes d’aujourd’hui, plus complexes et non linéaires en raison des technologies avancées. méthodologies de conception. Dans cette situation, une attention croissante a été accordée à approches d'apprentissage statistique non paramétriques. Vu comme une classification / regression procédure, la tâche de prédiction peut être réalisée par des modèles d’apprentissage automatique, tels que méthodes d’arborescence, machines à vecteurs de support, réseaux de neurones artificiels, etc. Les modèles attirent de plus en plus l'attention dans les recherches récemment publiées. Dans cette recherche, nous avons étudié plusieurs modèles d’apprentissage automatique tels que: Forêts aléatoires, Boosting adaptatif, Machines à vecteurs de support, Neural artificial Réseaux, etc. En outre, nous avons développé une nouvelle méthode d'évaluation de la fiabilité du système. pour les systèmes structurels complexes. Ces méthodes étendent les méthodes d'apprentissage statistique sur l’analyse et la prévision de la fiabilité structurelle.

Texte intégral accessible uniquement aux membres de l'Université de Lorraine jusqu'au 23 janvier 2022; The objective of this thesis is to study the behavior of structures subjected to differential settlement, taking into consideration different sources of uncertainties. Ground movements may have different “sources” (origins), such as the influence of nearby excavations (tunnels), and the presence of underground voids (mining subsidence, sinkhole, etc.). These sources will induce the settlement of soil and its displacement. The soil settlement produced by the ground movements will affect the nearby structure, which will cause the structure movement and its possible damage. This thesis, presented in “papers’ form” has the intention of evaluating the influence of uncertainties based on analytical, numerical and experimental approaches. At first, this study starts by developing an analytical model to study the effect of some important variabilities/uncertainties (soil profile deformation form, soil behavior (elastic/elastoplastic), variability of building stiffness, etc.). Then, a numerical model is developed in order to confirm some particular results given by the analytical model. Finally, an experimental model is dedicated to characterize one important uncertainty in particular, the variability of the structure stiffness, and to study its influence on the transmission of the ground movement. The main results are the evaluation of confidence intervals that consider the effect of these uncertainties on the structure response affecting the soil-structure interaction (SSI) phenomenon, and the development of a methodology to quantify the impact of uncertainties on the estimation of the deflection transmission rate.; L'objectif de cette thèse est d'étudier le comportement des structures soumises à un tassement différentiel, en prenant en compte différentes sources d'incertitudes. Les mouvements de terrain peuvent avoir différentes «sources» (origines), telles que l’influence d’excavations à proximité (tunnels) et la présence de vides souterrains (affaissement minier, fontis, etc.). Ces sources induiront le tassement du sol et son déplacement. Le tassement du sol produit par les mouvements du sol affectera la structure, ce qui provoquera le mouvement de la structure et ses dommages éventuels. Cette thèse, présentée sous forme d’articles, a pour objectif d’évaluer l’influence des incertitudes sur la base d’approches analytique, numérique et expérimentale. Dans un premier temps, cette étude commence par développer un modèle analytique pour étudier l’effet de certaines variabilités / incertitudes importantes (forme de déformation du profil du sol, comportement du sol (élastique / élastoplastique), variabilité de la rigidité du bâtiment, etc.). Ensuite, un modèle numérique est développé afin de confirmer certains résultats particuliers donnés par le modèle analytique. Enfin, un modèle expérimental est dédié à la caractérisation d'une incertitude importante en particulier, la variabilité de la rigidité de la structure, et à l'étude de son influence sur le taux de transmission du mouvement du sol. Les principaux résultats sont l'évaluation des intervalles de confiance prenant en compte l'effet de ces incertitudes sur la réponse de la structure affectant le phénomène d'interaction sol-structure (ISS), ainsi que la mise au point d'une méthodologie permettant de quantifier l'impact des incertitudes sur l'estimation du taux de transmission.

The use of passive nonlinear absorbers called Nonlinear Energy Sink (NES) has proven its effectiveness as an alternative solution for passive vibration control by combining the advantages of the earlier technologies. However, the dynamic behaviour of the coupled system consisting of the NES and of the primary system to be protected can be very sensitive to parameters with high dispersion. In particular, when mitigating dynamic instabilities, a discontinuity in the vibration amplitude profile of the system can be observed, the latter switches suddenly from a mitigated regime to an unmitigated regime. Since an unmitigated regime is potentially dangerous, it is important to be able, taking into account the parameter uncertainties that the primary system may face, to design an NES that is robust, i.e. operating at maximum within the region of the uncertain parameters space corresponding to unmitigated regimes of the primary system. First, methods based on the polynomial chaos theory are proposed for locating, in the uncertain parameters space of the primary system, the boundary between the region corresponding to mitigated regimes and that corresponding to unmitigated regimes. Then, a methodology of optimization under uncertainty of the NES is developed. The efficiency of the proposed methods to significantly reduce the computation cost while maintaining of good precision of the PHSSR predictions is highlighted., Les absorbeurs non linéaires de type NES ont montré leur efficacité comme solution de contrôle passif des vibrations en conciliant les avantages des technologies antérieures. Cependant, le comportement dynamique du système couplé constitué de l’absorbeur et du système primaire à protéger peut s’avérer très sensible aux paramètres qui admettent une dispersion importante. Notamment lorsqu’il s’agit d’atténuer une instabilité dynamique une discontinuité dans le profil de l’amplitude vibratoire du système peut s’observer, ce dernier passant brutalement d’un régime atténué à un régime non atténué. Un régime non atténué étant potentiellement dangereux, il est important de concevoir, en prenant en compte les incertitudes paramétriques, un absorbeur fonctionnant au maximum dans la région de l’espace des paramètres incertains correspondant à des régimes non atténués. Dans un premier temps ce travail propose des méthodes basées sur le formalisme du chaos polynomial pour localiser, dans l’espace des paramètres incertains, la frontière entre la région correspondant aux régimes atténués et celle correspondant aux régimes non atténués. Ensuite, une méthodologie d’optimisation robuste des absorbeurs sous incertitudes est développée. L’efficacité des méthodes proposée à réduire significativement le cout de calcul en gardant une bonne précision est mise en évidence.

Ibro-acoustic analysis in medium and high frequency range is always very delicate, and there are few methods that work efficiently in a broad frequency band of analysis. It is even more delicate if dissipative couplings appear between the different elements in the structure under analysis. Some recent works have proposed some extensions of the SEA (Statistical Energy Analysis) method, which is a method designed for vibration analysis in high frequency domain. These extensions make it possible to make use of SEA in the medium frequency domain. However, it seems that none of these extensions or alternatives of SEA allow the existence of non-conservative couplings. If such a restriction can be lifted, the applications of SEA method can be much easier in the engineering problems as dissipation is really important for a dynamical system. The current strategy consists in gathering together all the subsystems that are connected by dissipative couplings.In this manuscript, a brief introduction of SEA for a coupled-oscillators system is presented with an extension to non-conservative couplings. New SEA coefficients, referred as 'Equivalent Coupling Power Proportionality' (ECPP) coefficients are introduced, which allow non-conservative couplings for N>2 coupled-oscillators system. This formulation of the SEA with ECPP coefficients will be referred as SEA-ECPP approach. Numerical applications are presented in order to validate the proposed approach. Moreover, another outcome brought during this work concerns the construction of an ad hoc reduced model for vibro-acoustic systems that will be referred as 'Condensed Reduced-Order Model' (CROM) in the rest of the manuscript. CROM is based on a modal analysis in limited frequency band. A selection of modes and a re-construction including truncation and Schur complements of the global frequency response function is carried out in order to minimize the dimension of the computational model. Based on CROM, an 'Equivalent Second-Order Model' (ESOM) is established to identify the equivalent mechanical couplings form CROM for a SEA calculation. With the conservative and non-conservative couplings identified by ESOM, the new 'Equivalent Coupling Power Proportionality' (ECPP) coefficients are proposed to solve energy relations in a system that contains non-conservative couplings, which is not allowed in classic SEA. This new approach is hereinafter named as SEA-ECPP approach.Uncertainties related to the construction of ESOM are propagated into the SEA-ECPP approach and a probabilistic model is constructed in using the non-parametric approach. The robust analysis of the SEA-ECPP based on ESOM is carried out with respect to the modelling uncertainties in using such a non-parametric probabilistic computational model, L'analyse vibro-acoustique en moyennes et hautes fréquences est toujours très délicate, et il existe peu de méthodes qui soient efficaces pour des domaines fréquentiels d'analyse. La situation est encore plus délicate en présence de couplage dissipatif entre les différents éléments de la structure étudiée. Des avancées récentes ont été publiées dans la littérature afin de proposer des extensions de la méthode SEA (Statistical Energy Analysis), laquelle a été développée spécifiquement pour l'analyse vibratoire dans le domaine des hautes fréquences, au domaine des moyennes fréquences. Cependant, il nous semble, qu'aucune méthode dérivant de la SEA n'autorise à ce jour des couplages non-conservatifs. La prise en compte des couplages non-conservatifs est importante car la dissipation et l'amortissement dans les systèmes dynamiques tiennent un rôle important, tant dans les applications en ingénierie des structures que dans la modélisation des systèmes physiques. Les stratégies présentées dans la littérature consistent à regrouper ensemble en une seul système plusieurs sous-systèmes dissipant de l'énergie au travers des couplages dissipatifs. Cette approche permet de prendre en compte l'amortissement en tant que dissipation interne d'un "macro" sous-système, ce qui est possible dans le cadre usuelle de la SEA.Dans ce travail de thèse, nous présenterons un bref rappel de la méthode SEA appliquées aux oscillateurs avec couplages conservatifs, puis nous étendrons son cadre théorique au cas des couplages non-conservatifs. Cette extension sera faite en introduisant un nouveau coefficient, lequel sera désigné par la terminologie "Equivalent Coupling Power Proportionality" (ECPP), qui permet la formulation d'une méthode de type SEA pour des systèmes d'oscillateurs à N>2 degrés de liberté avec couplages non-conservatifs. Des applications numériques seront présentées pour analyser les performances de l'approche proposée. Par ailleurs, un soin tout particulier sera apporté à la construction des modèles réduits généralisés pour la vibro-acoustique. Notamment, un modèle réduit, construit par l'analyse modale, sera présenté et désigné par "Condensed Reduced-Order Model" (CROM). Ce CROM est donc issu d'une analyse modale en partitionnant la bande fréquentielle d'étude (LF, MF et HF) en bande fréquentielle plus petite, en sélectionnant les modes de vibration vibro-acoustique, dits "résonnants", qui contribuent le plus a priori à la représentation modale de la solution. Des compléments de Schur successifs sont effectués sur les inconnues généralisées des autres modes "non-résonants" pour réduire la dimension du modèle numérique. Un "Equivalent Second-Order Model" (ESOM) était construit pour identifier les différentes couplages dans la méthode SEA. Dans notre cas d'étude, il identifie non-seulement les couplages conservatifs mais aussi les couplages non-conservatifs qui viennent de la condensation du CROM, qui seront mis dans les coefficients ECPP sur lequel sera formulée l'extension ECPP de la méthode SEA et que nous appelerons "approche SEA-ECPP".Les différentes sources d'incertitudes sur les paramètres et sur la modélisation des opérateurs du ESOM dues aux approximations introduites par l'approche ECPP par rapport au ESOM seront prises en compte par une approche probabiliste non paramétrique des incertitudes. L'analyse en robustesse sera menée et présentée dans un chapitre qui lui sera dédié en fin de manuscrit

Biped and quadruped robots are beginning now to master the skill of walking dynamically in most standard situations. This suggests that more widespread commercial use of such robots will soon be possible. This requires, however, that guarantees are provided about their safety and operational performance. In research prototypes, the risk of failure is usually contained by using very fast and precise (and therefore very expensive) sensors, actuators and computers, resulting in robots that are clearly too expensive for commercial purposes.The dynamics of the Center of Mass (CoM) of these robots over the support feet is unstable, and therefore very sensitive to all sources of uncertainties. But how fast and precise, and therefore how expensive should the sensors, actuators and computers be has never been investigated in the existing scientific literature. A precise quantification of the effect of uncertainties and sampling period on legged balance control seems to be missing, and it is the goal of this paper to initiate this discussion.The balance of legged robots mostly involves motion of their CoM with respect to their feet on the ground. We therefore focus our analysis on the motion of the CoM, considering that other aspects of the motion of the robot, such as precise whole-body joint motion and contact force control, are handled separately, as usual in this field of robotics.We introduced a tube-based Model Predictive Control (MPC) of walking in order to guarantee that all kinematic and dynamic constraints are always satisfied, even in the presence of uncertainties. We considered that uncertainties can take any value between some bounds, generating some tracking error which can be bounded accordingly. Here, we propose to analyze how these bounds are related: how much tracking error can we expect for a given amount of uncertainty? This naturally depends not only on the kind of uncertainty (e.g. on sensors or actuators), but also on the control law and its sampling period.Our findings are validated in experiments and simulations with the torque-controlled humanoid robot Toro developed at DLR. The proposed mathematical derivations and results apply nevertheless indistinctly to biped and quadruped robots.; Les robots bipède et quadrupède commencent à maîtriser la capacité de marcher de manière dynamique dans la plupart des situations standard. Ceci suggère que l'utilisation commerciale plus répandue de tels robots sera bientôt possible. Toutefois, cela nécessite que des garanties soient fournies concernant sa sécurité et ses performances opérationnelles. Dans les prototypes de recherche, le risque d'échec est généralement limité par l'utilisation de capteurs, d'actionneurs et d'ordinateurs très rapides et précis (et donc très coûteux), ce qui aboutit à des robots nettement trop coûteux pour un usage commercial.La dynamique du centre de masse de ces robots aux pieds de support est instable et, par conséquent, très sensible à toutes les sources d'incertitude. Mais la rapidité et la précision, et donc le coût, des capteurs, des actionneurs et des ordinateurs n’ont jamais été étudiés dans la littérature scientifique existante. Il semble y avoir un manque de quantification précise de l'effet des incertitudes et de la période d'échantillonnage dans le contrôle de l'équilibre des jambes, et l'objectif de ce document est d'initier cette discussion.L'équilibre des robots avec les jambes implique principalement le mouvement de leur CoM par rapport à leurs pieds sur le sol. Par conséquent, nous concentrons notre analyse sur le mouvement du centre de gravité, en considérant que d'autres aspects du mouvement du robot, tels que le mouvement précis de l'articulation du corps entier et le contrôle de la force de contact, sont traités séparément, comme d'habitude dans ce domaine. robotique.Nous avons introduit un modèle de contrôle prédictif (MPC) basé sur des tubes de marche afin de garantir que toutes les restrictions cinématiques et dynamiques sont toujours respectées, même en présence d'incertitudes. Nous pensons que les incertitudes peuvent prendre n'importe quelle valeur entre certaines limites, générant une erreur de suivi qui peut être limitée en conséquence. Nous proposons ici d’analyser le lien entre ces limites: quelle erreur de suivi pouvons-nous espérer pour une certaine incertitude? Naturellement, cela dépend non seulement du type d'incertitude (par exemple, des capteurs ou des actionneurs), mais également de la loi de commande et de sa période d'échantillonnage.Nos résultats sont validés par des expériences et des simulations avec le robot humanoïde Toro à contrôle de couple développé en DLR. Cependant, les dérivations et les résultats mathématiques proposés s’appliquent de manière interchangeable aux robots bipèdes et quadruples.

In the Cigéo project for deep geological of radioactive waste, Andra wants to optimize the number of Vibrating Wire Extensometers (VWE) to follow the convergence tunnel (cells) cross-section built at 490 m depth. The answer to this problem is given in four chapters with (1) a state of the art on methods of damage detection, optimizations and inverse models, (2) the implementation of the numerical model, (3) the optimization methodology to estimate the horizontal stress or the deformed cell cross-section and finally (4) the results of the optimization. The numerical model allows creating a DataBase (DB) of potential strain according to the input parameters measured in situ. Uncertainties of the stiffness of the soil, the thickness variation of the coating and locations and intrinsic error of each sensor are considered. The genetic algorithm optimization methodology consists in determining the optimal number and location of the sensors allowing either to estimate the horizontal stress having generated strains measured by sensors, or build a probable deformation of the cell cross-section from the measured strains. The first method makes it possible to know the optimal location of VWE to detect strains linked to probable stresses. It is based on an inverse model. The second method is to ensure the reversibility of the storage (cell deformed allowing the withdrawal packages). It constructs a spline passing through the deformed values at the VWE locations. To estimate the horizontal stress, the best sensors placements are close to the kidneys. For the deformed estimation, sensors tend to be distributed on the cross-section periphery. Given the possibility of placing sensors in different orientations, the influence of this orientation gives preference to orthoradial VWEs while radial VWEs do not provide additional information., Dans le cadre du projet Cigéo d’enfouissement de déchets radioactifs en couche géologique profonde, l’Andra souhaite optimiser le nombre d’Extensomètres à Corde Vibrante (ECV) à mettre en place pour suivre la convergence de sections de tunnel (alvéoles) se trouvant à 490 m de profondeur. La réponse à cette problématique est posée en quatre chapitres avec (1) un état de l’art sur les méthodes de détection de dommages, d’optimisations et les modèles inverses, (2) la mise en place d’un modèle numérique, (3) la méthodologie d’optimisation permettant d’estimer la contrainte horizontale ou la déformée d’une section d’alvéole et enfin (4) les résultats de l’optimisation. Le modèle numérique permet de créer une Base De Données (BDD) des déformations potentielles et ce en fonction des paramètres qui sont issus de mesures in situ. Les incertitudes sur la rigidité du sol encaissant, la variation d’épaisseur du revêtement ainsi que la position et l’erreur intrinsèque aux capteurs sont considérées. La méthodologie d’optimisation par algorithme génétique consiste à déterminer le nombre et le placement optimaux des capteurs permettant soit d’estimer la contrainte horizontale ayant engendrée les déformations mesurées par les capteurs, soit de construire une déformée probable de l’alvéole à partir des déformations mesurées. La première méthode permet de connaître l’emplacement optimal des ECV pour détecter les déformations liées à des contraintes probables. Elle est basée sur un modèle inverse. La seconde méthode consiste à s’assurer de la réversibilité du stockage (déformée de l’alvéole permettant le retrait des colis). Elle construit une spline passant par les valeurs de déformée aux emplacements des ECV. Pour l’estimation de la contrainte horizontale, les zones de placement de capteurs les plus propices se trouvent à proximité des reins. Pour l’estimation de la déformée, les capteurs ont tendance à s’équirépartir sur le pourtour de la section. Devant la possibilité de placer les capteurs suivant différentes orientations, l’influence de cette orientation donne une préférence aux ECV orthoradiaux, tandis que les ECV radiaux n’apportent pas d’informations complémentaires.

In recent years, the field of aerial robotics has been improved, allowing the UAVs to apply a controlled wrench on their environment or on an object while flying.Inspired by the use of contacts in legged robots, in this Thesis, we propose the idea of exploiting physical contact with the environment for the purpose of ‘locomotion’ during flight, with the goal of going beyond the common thought that the surrounding environment is a constraint to avoid. These ideas are studied and demonstrated in simulations and experiments on a novel aerial platform consisting of a quadrotor with a 1-dof arm that realizes maneuvers by leveraging contacts with pivot points. Additionally, we also study the problem of generating trajectories that are most insensitive to variations in the model parameters.This problem has a general validity for any robot, and it is particularly relevant for UAVs because of the high uncertainty in their inertial parameters and actuation. In order to address these issues, we define and leverage the novel notion of "closed-loop state sensitivity" for generating trajectories that are minimally-sensitive to parameters with high robustness guarantees.; Le champ de la robotique aérienne pour l’interaction physique permet aujourd’hui à un robot aérien d’appliquer un effort maîtrisé sur un objet ou sur l’environnement alors qu’il vole. En s’inspirant de l’utilisation des contacts faite en robotique humanoïde, nous proposons dans cette thèse de s’appuyer sur ces approches pour dépasser l’idée que l’environnement est une contrainte, en exploitant le contact physique avec celui-ci dans le but de réaliser de la locomotion aérienne. Cette idée est étudiée et démontrée au travers de simulations et expérimentations d’une nouvelle plateforme robotique aérienne consistant en un quadrirotor équipé d’un bras robotique a 1 degré de liberté. D’autre part, nous avons aussi étudié le problème de la génération de trajectoires dont la sensibilité aux paramètres du modèle est minimale. Ce problème est généralisé à n’importe quel robot, et se révèle particulièrement approprié dans le cas du quadrirotor du fait de l’incertitude importante concernant ses paramètres inertiels et d’actionnement. Pour traiter ce problème, nous définissons et utilisons la ''sensibilité de l’état aux paramètres'' afin de générer des trajectoires dont la sensibilité aux paramètres est minimale, garantissant une forte robustesse.

International audience; Un cadre théorique visant à structurer l'étude de la résilience des espaces transfrontaliers est proposé. Dans un premier temps, L'étude de la résilience est discutée. Puis les particularités liées à la présence d'une frontière sont illustrées. Enfin un ensemble de challenges sont décrits.

The constant growth of air traffic, especially in Europe, is putting pressure on airports, which, in turn, are suffering congestion problems. The airspace surrounding airport, terminal manoeuvring area (TMA), is particularly congested, since it accommodates all the converging traffic to and from airports. Besides airspace, airport ground capacity is also facing congestion problems, as the inefficiencies coming from airspace operations are transferred to airport ground and vice versa. The main consequences of congestion at airport airspace and ground, is given by the amount of delay generated, which is, in turn, transferred to other airports within the network. Congestion problems affect also the workload of air traffic controllers that need to handle this big amount of traffic. This thesis deals with the optimization of the integrated airport operations, considering the airport from a holistic point of view, by including operations such as airspace and ground together. Unlike other studies in this field of research, this thesis contributes by supporting the decisions of air traffic controllers regarding aircraft sequencing and by mitigating congestion on the airport ground area. The airport ground operations and airspace operations can be tackled with two different levels of abstractions, macroscopic or microscopic, based on the time-frame for decision-making purposes. In this thesis, the airport operations are modeled at a macroscopic level. The problem is formulated as an optimization model by identifying an objective function that considers the amount of conflicts in the airspace and capacity overload on the airport ground; constraints given by regulations on separation minima between consecutive aircraft in the airspace and on the runway; decision variables related to aircraft entry time and entry speed in the airspace, landing runway and departing runway choice and pushback time. The optimization model is solved by implementing a sliding window approach and an adapted version of the metaheuristic simulated annealing. Uncertainty is included in the operations by developing a simulation model and by including stochastic variables that represent the most significant sources of uncertainty when considering operations at a macroscopic level, such as deviation from the entry time in the airspace, deviation in the average taxi time and deviation in the pushback time.; L'augmentation constante du trafic aérien, spécialement en Europe, exerce une pression sur les aéroports, qui en conséquence sont souvent congestionnés. La zone aérienne entourant les aéroports, l'aire de manœuvre terminale (TMA), est particulièrement encombrée, puisqu'elle accueille tout le trafic aéroportuaire. Outre la zone aérienne, le partie sol fait aussi face à des problèmes d'encombrement, ainsi l'inefficacité des opérations en zone aérienne est transférée au sol. Cet encombrement des zones aériennes et terrestres des aéroports a pour conséquence de générer des retards, qui sont ensuite reportés sur les autres aéroports du réseau. Le problème d'encombrement affecte également la charge de travail des contrôleurs aériens qui doivent gérer ce large trafic. Cette thèse porte sur l'optimisation des opérations intégrées aux aéroports, en considérant l'aéroport d'un point de vue holistique et en incluant les activités aériennes et terrestres. Contrairement aux autres études dans ce domaine, cette thèse apporte sa contribution en appuyant les décisions des contrôleurs aériens en terme de séquencement des avions et en atténuant l'encombrement de la partie sol des aéroports. Les activités terrestres et aériennes peuvent être abordées avec deux différents niveaux d'abstractions, macroscopique, ou microscopique, en raison de différent délais de prise de décision. Dans cette thèse, les activités sont modélisées au niveau macroscopique. Le problème est formulé comme un modèle d'optimisation en identifiant une fonction objective qui prend en compte le nombre de conflits dans l'espace aérien et la surcharge au sol des aéroports; contraintes données par la régulation sur le minimum de séparation entre des avions consécutifs dans la zone aérienne et sur la piste de décollage; variables de décision liées au temps d'entrée de l'avion et à la vitesse d'entrée dans l'espace arien, au choix de la piste d'atterrissage et de la piste au départ et à l'heure de push-back. Le modèle d'optimisation est résolu en implémentant une approche par fenêtre glissante et par une version adaptée de la métaheuristique de recuit simulé. Des incertitudes sont ajoutées dans les activités en développant un modèle de simulation et en incluant des variables stochastiques représentant des sources d'incertitudes comme une variation de l'heure d'entrée dans l'espace aérien de l'aéroport, une variation de l'heure moyenne de temps du roulage ou encore une variation dans l'heure de push-back des avions.

In this thesis, we are interested in computationally modeling and simulating coupled fluid-structure systems constituted of an elastic structure partially filled with a fluid with a free surface, considering the effects of sloshing and capillarity. The internal fluid is linear, acoustic, dissipative, and the linear elastic structure is submitted to large displacements inducing geometrical nonlinearities. The work presented in this manuscript first details the theoretical study regarding such coupled fluid-structure systems and focuses on the construction and implementation of the computational model using an adapted nonlinear reduced-order model. This reduced-order model allows for performing the nonlinear dynamical simulations and for better understanding the phenomena related to each subset of the coupled system. Several numerical applications are then presented to analyze various phenomena related to the different coupling mechanisms and energy transfers in such fluid-structure system. The first development axis consists in quantifying and reducing the computational resources required for the construction of the projection basis of the reduced-order model when dealing with very-large dimension fluid-structure computational models. A new methodology is presented, which allows for reducing the computational costs required for solving three generalized eigenvalue problems that cannot be solved on medium-power computers. A second development axis is devoted to the quantification of the influence of the coupling operator between the structure and the free surface of the internal liquid allowing for taking into account the capillary contact angle condition on the triple line while considering a deformable structure. The third axis is based on experimental research published in 1962 in the framework of NASA researches for orbital launchers, which highlighted an unexpected phenomenon of large amplitude and low-frequency sloshing of an internal liquid for a medium-frequency excitation of the tank. We propose to revisit these experimental results and to explain the causes of such unexpected phenomenon through a numerical simulation taking into account the geometrical nonlinearities of the structure. Finally, the last development axis is devoted to the propagation of nonparametric uncertainties of the structure in the system by the different coupling mechanisms. The nonparametric stochastic model is the nonparametric probabilistic approach using the random matrix theory. A methodology for identifying the hyperparameter is presented, based on an experimental data set and on an inverse statistical problem. A numerical validation of this method on a simulated experimental data set is presented, Dans cette thèse, on s’intéresse à la modélisation et à la simulation numérique de systèmes couplés fluide-structure, constitués d'une structure élastique partiellement remplie d'un liquide avec une surface libre, tenant compte des effets de ballottement et de capillarité. Le fluide interne est considéré comme linéaire, acoustique, dissipatif et la structure, à comportement élastique linéaire, est soumise à de grands déplacements induisant des non-linéarités géométriques. Le travail présenté dans ce manuscrit s'intéresse tout d’abord à l’étude théorique de ce type de système couplé fluide-structure et s'attache à la construction et à l’implémentation du modèle numérique en utilisant un modèle réduit non linéaire adapté. Ce modèle réduit permet d'effectuer les calculs dynamiques non linéaires et permet également de mieux comprendre les phénomènes liés à chaque partie du système couplé. Plusieurs applications numériques sont ensuite développées permettant l’analyse de divers phénomènes liés aux différents couplages et transferts d’énergie dans le système. Le premier axe de développement consiste en la quantification et en la réduction du temps de calcul nécessaire à la construction de la base de projection du modèle réduit pour des modèles numériques de systèmes couplés fluide-structure de très grande dimension. Une nouvelle méthodologie est présentée permettant de réduire les coûts numériques induits par la résolution de trois problèmes généralisés aux valeurs propres ne pouvant être résolus sur les ordinateurs de puissance intermédiaire. Un second axe de développement concerne la quantification de l’influence de l'opérateur de couplage entre la structure et la surface libre du liquide interne permettant de prendre en compte la condition d’angle de contact capillaire au niveau de la ligne triple tout en considérant une structure déformable. Le troisième axe est basé sur des travaux expérimentaux publiés en 1962, dans le cadre de développements de la NASA pour les lanceurs, qui ont mis en évidence un phénomène inattendu de ballottement de grande amplitude en basses-fréquences pour le liquide interne lors de l’excitation moyenne-fréquence du réservoir. On propose de revisiter et d'expliquer les causes de ce phénomène inattendu au travers d’une simulation numérique prenant en compte les non-linéarités géométriques de la structure. Enfin, un dernier axe de développement est consacré à la propagation des incertitudes non paramétriques de la structure dans le système par les différents mécanismes de couplages. La modélisation stochastique non paramétrique est celle de l'approche probabiliste non paramétrique qui utilise la théorie des matrices aléatoires. Une méthodologie permettant l’identification de l'hyperparamètre est présentée, basée sur un ensemble de données expérimentales et sur la résolution d'un problème statistique inverse. Une validation numérique de cette méthode sur un ensemble de données expérimentales simulées est présentée

This dissertation traces the transformations of biomedical knowledge and practice on intersex in France. It studies the 20th century emergence and development of a new apparatus consisting in early medicalization of children with atypical sex. It specifically examines the example of the management the intersex variation Congenital Adrenal Hyperplasia (CAH). This normalizing apparatus was based on a paradigm shift instituted by a new protocol developed at the Johns Hopkins Hospital in the 1950s. This research analyzes the way this protocol was received and implemented in France. Examining the systematic medical management of “CAH girls” from this historical point of view reveals a process of medical knowledge production that creates several ideas that come to be self-evident: their unequivocal female sex and the presumed necessity of early medical interventions. These “obvious” ideas are supported by new biomedical techniques as well as by psychological theories on gender and sexuality. Drawing on archives of scientific publications and interviews with key actors in this medical process, this dissertation shows that the multiplication of knowledge and medical intervention technologies paradoxically produces forms of ignorance and resistance within the current French medical field to abandon this paradigm that has now long been criticized. By studying two areas of medical action and knowledge production (prenatal diagnosis andlong term follow-up studies), this dissertation focuses on the way these obvious ideas about sex persist despite the uncertain and complex nature of this knowledge that intersexuality destabilizes. This phenomenon can be understood in light of the contemporary context where medicine enjoys social legitimacy and exclusive control over the subject and deploys a variety of mechanisms to reject alternative forms of expertise., Cette thèse étudie les transformations des savoirs et des pratiques biomédicales autour de l’intersexuation en France. Elle étudie l’émergence et la mise en place, au XXe siècle, d’un dispositif de médicalisation précoce des enfants ayant un sexe atypique en prenant pour exemple l’histoire d’une variation particulière – l’hyperplasie congénitale des surrénales (HCS). Ce dispositif de normalisation se fonde sur un changement de paradigmeincarné par un protocole rédigé à l’hôpital Johns-Hopkins dans les années 1950, et dont cette thèse analyse la réception en France. L’historicisation du dispositif de prise en charge des « filles HCS » sert à examiner la production médicale de plusieurs « évidences » à leur égard : leur appartenance indiscutable au sexe féminin et la supposée nécessité d’une intervention médicale durant la petite enfance, évidences soutenues par des nouvellestechniques ainsi que des théories psychologiques sur le genre et la sexualité. À partir d’une analyse d’archives – notamment des publications scientifiques – et des entretiens avec des acteurs-clés de ce processus médical, cette thèse montre que la multiplication des connaissances et des modalités d’intervention médicale produit paradoxalement des formes d’ignorance de la part du milieu médical français et des résistances à abandonner un paradigme pourtant maintes fois remis en question. À travers l’étude de deux champs de savoirs et d’action sur l’HCS – le diagnostic prénatal et les études de suivi à long terme – cette recherche analyse comment persistent les évidences à propos du sexe en dépit ducaractère incertain et complexe des savoirs que l’intersexuation révèle. Cette persistance des évidences est rendue possible par divers mécanismes de mise à l’écart de connaissances alternatives, témoins de la légitimité sociale et de l’emprise exclusive dont bénéficie actuellement la médecine.

International audience; The reliability analysis of complex systems often requires dealing with a computationally expensive simulation code. To estimate the failure probability, a frequently used method aims at propagating the input uncertainties through the black-box model. In this paper, as marginal distributions are assumed provided, the lack of knowledge about the joint distribution of input variables is limited to a copula distribution learnt from an industrial dataset obtained during past experiences. To describe complex and polymorphic patterns of dependence, attention has turned to vine copulas whose main advantage rests on their ability to approximate the whole dependence structure with a simple product of judiciously-selected bivariate copulas. The presented approach couples vine copula fitting to model the joint distribution on input variables and importance sampling to estimate the failure probability. For a given training set, the matrix of Kendall’s rank correlation coefficients, which collects information about dependence intensities, is deeply involved in the inferential procedure leading to the copula vine specification. In this work, a sensitivity analysis is performed to measure the impact of Kendall’s matrix uncertainty due to scarce data on the estimation of the failure probability. As Kendall’s coefficients are dependent random variables, sensitivity analysis is achieved with Borgonovo’s indices, using bootstrap replications of the available data to have a larger amount of estimations. The ranking of sensitivity indices allows identifying the pair of variables on which one has to acquire new samples in order to reduce variability in risk assessment. This methodology is applied on the buckling of a composite plate.

Management Strategy Evaluation (MSE) provides a rigorous approach for evaluating management strategies in context of uncertainty on stock structure. Such methodology was applied to the common sole of the English Eastern Channel (ICES division: area VIId), a stock where evidences suggest spatial structuration of the population between 3 sub-areas but where uncertainties remain. Three ISIS-Fish models have been parameter-ized and calibrated to reflect uncertainty on stock structure (1 model with high connectivity among sub-areas at the adult stage, 1 with null connectivity and 1 intermediate case). This study aimed to evaluate the current man-agement strategy under the alternative hypothesis on connectivity. Long-term projections were run for plotting equilibrium curves and short-term simulations were run for evaluating the current management strategy. Both emphasize the effect of spatial structure on exploitation dynamics. However short-term projections weren’t con-clusive, current management entails local over-exploitation of the UK sub-area in case of intermediate and null connectivity and global overexploitation in case of intermediate connectivity. Uncertainty scenarios point out that recruitment and spatial structure are main sources of uncertainty and that sole distribution become another source of uncertainty at the local scale. Few modifications of ISIS models and a more accurate knowledge of sole spatio-temporal dynamics may allow a finer modelling for further evaluations of the current management strategy and alternative spatial strategies., L’évaluation de stratégie de gestion (MSE) est une approche permettant d'évaluer la performance de stratégies de gestion dans un contexte d’incertitude sur la structure spatiale des stocks. Cette approche a été appliquée au stock de sole commune de Manche Est, un stock pour lequel des indices suggèrent une forte structuration de la population entre trois zones bien qu’il subsiste des incertitudes. Trois modèles ISIS-Fish ont été paramétrés et calibrés pour rendre compte de l’incertitude sur la structure du stock : soit la connectivité au stade adulte est élevée, soit elle est partielle, soit elle est nulle. Ce travail a cherché à évaluer la stratégie de gestion actuelle pour chacune des hypothèses de connectivité. Des projections sur le long terme ont permis de tracer les courbes de captures à l’équilibre et des projections sur le court terme ont visées à évaluer la stratégie de gestion actuelle. Dans les deux cas, les simulations mettent en évidence l’effet de la structure spatiale sur la dynamique d’exploitation de la sole. Malgré le fait que les projections sur le court terme n’ont pas été concluantes, la straté-gie de gestion actuelle provoque la surexploitation de la zone UK dans le cas d’une ségrégation partielle et totale et la surexploitation du stock dans le cas d’une ségrégation partielle. Des scénarios alternatifs ont montré que le recrutement ainsi que la structure du stock étaient des sources d’incertitudes importantes et que la distribution des soles devient une source d’incertitude importante à l’échelle locale. Quelques modifications des modèles ainsi qu’une meilleure connaissance de la dynamique spatio-temporelle de la sole rendrait possible une modéli-sation plus fine de la sole en vue de l’évaluation de la stratégie de gestion actuelle ainsi que d’autres stratégies spatialisées.

Numerical simulation plays a key role in the field of combustion today, either in the research area by permitting a better understanding of phenomenons taking place inside reactive flows or in the development of industrial application by reducing designing cost of systems. Large Eddy Simulation is at the time the most suited tool for the simulation of reactive flows. Large Eddy Simulation of reactive flows is in practice only possible thanks to a modeling of different phenomenons:- turbulence is modeled for small structures allowing to resolve only big structures which results in lower computational cost- chemistry is modeled using reduction methods which allows to drastically reduce computational costThe maturity of Large Eddy Simulation of reactive flows makes it today a reliable, predictive and promising tool. It now makes sense to focus on the impact of the parameters involved in the different models on the simulation results. This study of the impact of the modeling parameters can be seen from the perspective of uncertainties propagation, and can give interesting informations both from a practical side for the robust design of systems but also on the theoretical side in order to improve the models used and guide the experimental measurements to be made for the reliability improvement of these models.The context of this thesis is the development of efficient methods allowing the propagation of uncertainties present in the chemical kinetic parameters of the reaction mechanisms within Large Eddy Simulation, these methods having to be non-intrusive in order to take advantage of the existence of the different computation codes which are tools requiring heavy means for their development. Such a propagation of uncertainties using a brute-force method suffers from the "curse of dimensionality" because of the large number of chemical kinetic parameters, implying a practical impossibility with the current means of computation which justifies the development of efficient methods.The objective of the thesis is the development of a reduced model that can be used for uncertainties propagation in Large Eddy simulations. The handling and implementation of various tools resulting from the uncertainties propagation framework has been an essential preliminary work in this thesis in order to bring this knowledge and skills into the EM2C laboratory.The method developed in this thesis for the propagation of chemical kinetic parameters uncertainties is limited to chemistry models in which the advancement of the combustion process is summarized by the evolution of a progress variable given by a transport equation, the access to other informations being made through the use of a table. Through the study of the evolution of a constant pressure adiabatic reactor containing a homogeneous mixture of air and dihydrogen, it is shown that a large part of the uncertainties of such a system can be explained by the uncertainties of the progress variable. This makes it possible to define a chemical table that can be used to propagate uncertainties of chemical kinetic parameters in Large Eddy Simulations. The introduction of the uncertainties is then done only by the modeling of the source term present in the transport equation of the progress variable, which can be parameterized with the help of few uncertain parameters thus avoiding the "curse of dimensionality".; La simulation numérique joue aujourd'hui un rôle majeur dans le domaine de la combustion, que ce soit au niveau de la recherche en offrant la possibilité de mieux comprendre les phénomènes ayant lieu au sein des écoulements réactifs ou au niveau du développement de nouveaux systèmes industriels par une diminution des coûts liés à la conception de ces systèmes. A l'heure actuelle, la simulation aux grandes échelles est l'outil le mieux adapté à la simulation numérique d'écoulements réactifs turbulents. Cette simulation aux grandes échelles d'écoulements réactifs n'est en pratique possible que grâce à une modélisation des différents phénomènes:- la turbulence est modélisée pour les plus petites structures permettant de n'avoir à résoudre que les plus grandes structures de l'écoulement et ainsi réduire le coût de calcul- la chimie des différentes espèces réactives est modélisée à l'aide de méthodes de réduction permettant de considérablement réduire le coût de calculLa maturité de la simulation aux grandes échelles d'écoulements réactifs en fait aujourd'hui un outil fiable, prédictif et prometteur. Il fait désormais sens de s'intéresser à l'impact des paramètres impliqués dans les différents modèles sur le résultat de la simulation. Cette étude de l'impact des paramètres de modélisation peut être vue sous l'angle de la propagation d'incertitudes, et peut donner des informations intéressantes à la fois d'un côté pratique pour la conception robuste de systèmes mais également d'un côté théorique afin d'améliorer les modèles utilisées et d'orienter les mesures expérimentales à réaliser afin d'améliorer la fiabilité de ces modèles.Le contexte de cette thèse est le développement de méthodes efficaces permettant la propagation d'incertitudes présentes dans les paramètres de cinétique chimique des mécanismes réactionnels au sein de simulation aux grandes échelles, ces méthodes devant être non intrusive afin de profiter de l'existence des différents codes de calcul qui sont des outils nécessitant de lourds moyens pour leur développement. Une telle propagation d'incertitude à l'aide d'une méthode de force brute souffre du "fléau de la dimension" du fait du grand nombre de paramètres de cinétique chimique, impliquant une impossibilité pratique avec les moyens de calculs actuels et justifiant le développement de méthodes efficaces.L'objectif de la thèse est donc le développement d'un modèle réduit utilisable pour la propagation d'incertitudes dans la simulation aux grandes échelles. La prise en main et l'implémentation de différents outils issus de la propagation d'incertitudes a été un travail préliminaire indispensable dans cette thèse afin d'amener ces connaissances et compétences au sein du laboratoire EM2C.La méthode développée dans cette thèse pour la propagation d'incertitudes des paramètres de cinétique chimique se restreint aux cas d'une modélisation de la chimie dans laquelle l'avancement du processus de combustion est résumé par l'évolution d'une variable d'avancement donnée par une équation de transport, l'accès aux autres informations se faisant grâce à l'utilisation d'une table. Au travers de l'étude de l'évolution d'un réacteur adiabatique à pression constante contenant un mélange homogène d'air et de dihydrogène, il est montré qu'une grande partie des incertitudes d'un tel système peuvent être expliquées grâce aux incertitudes de la variable d'avancement. Cela permet de définir une table chimique utilisable pour la propagation d'incertitudes des paramètres de cinétique chimique dans les simulations aux grandes échelles. L'introduction des incertitudes se fait alors uniquement par la modélisation du terme source présent dans l'équation de transport de la variable d'avancement, lequel peut être paramétré à l'aide de quelques paramètres incertains évitant ainsi le "fléau de la dimension".

The main objective of this thesis is to better understand the mechanisms that control the geo-mechanical behavior of a feeder in order to evaluate its performance in uncertain context. It is focused on four main points:The first point is related to the soil-pipe interaction: In the case of buried pipelines, the soil has a decisive influence on the distribution of forces, displacements and consequently stresses and deformations of the pipe. The simplified Winkler model was chosen to represent the soil-pipe interaction in our study. This model, which is appropriate for geotechnical structures, has the advantage of requiring only one parameter (the coefficient of subgrade reaction) to characterize the response of the soil and the structure under loading.The second point concerns numerical modeling: A 1D modeling in the longitudinal direction, which considers the pipe as a beam on elastic springs, is not enough to translate the "real" behavior of this pipe. 2D plane modeling, which considers the pipe only by its cross section, is also insufficient to represent "reality". 3D modeling remains very expensive vis-à-vis the calculation time in a probabilistic context. In our study, buried reinforced concrete pipes (with steel core) carrying drinking water under high pressure, are considered. To account for the effects of internal pressure and complex surface loading, and those of the soil (in both longitudinal and transverse directions), we use a "2.5D modeling". It consists in combining the geo-mechanical response in the cross section, obtained from a 2D model, and that of a simple 1D model, so as to obtain the profile of the settlements and that of the stresses in the section all along the pipe.The third point concerns the various uncertainties and the spatial variability of the soil: The geo-mechanical behavior of the buried pipelines is tainted with random uncertainties - related to the intrinsic variability of the materials properties and their heterogeneity - and epistemic uncertainties - resulting from a partial or total ignorance of the studied mechanism. Longitudinal soil variability is considered through VanMarcke's Random Field Theory.Finally, the fourth point is devoted to the application of the developed approach in the context of asset management of a water network by defining and quantifying criticality indicators allowing, through reliability analysis methods, evaluating the performance of the pipe vis-à-vis previously defined limit states related to inspection, maintenance or renewal.; L’objectif principal de cette thèse est de mieux appréhender les mécanismes qui contrôlent le comportement géo-mécanique d’une conduite de transfert en vue d’évaluer sa performance en contexte incertain. Elle s’articule autour de quatre points principaux :Le premier point est relatif à l'interaction sol-conduite : Dans le cas des conduites enterrées, le sol a une influence déterminante sur la répartition des efforts, des déplacements et par conséquent des contraintes et des déformations de la conduite. Le modèle simplifié de Winkler a été choisi pour représenter l'interaction sol-conduite dans notre étude. Ce modèle, approprié pour les ouvrages géotechniques, a l'avantage de ne nécessiter qu'un seul paramètre (le coefficient de réaction du sol) pour caractériser les réponses du sol et de la structure sous chargement.Le deuxième point concerne la modélisation numérique : Une modélisation 1D dans le sens longitudinal, qui considère la conduite comme une poutre sur appuis élastiques, n’est pas suffisante pour traduire le comportement « réel » de cette conduite. La modélisation en plan 2D, qui ne considère la conduite que par sa section transversale, est également insuffisante pour représenter « la réalité ». La modélisation 3D, quant à elle, demeure très coûteuse vis-à-vis du temps de calcul dans un contexte d’analyse probabiliste. Dans le cadre de notre étude, des conduites enterrées en béton armé à âme en tôle d’acier, transportant de l’eau potable sous pression élevée, sont considérées. Pour tenir compte des effets de la pression interne et du chargement complexe en surface, ainsi que de ceux du sol (dans les deux sens : longitudinal et transversal), nous faisons appel à une «modélisation 2,5D». Elle consiste à combiner la réponse géo-mécanique dans la section transversale, obtenue à partir d’un modèle 2D, et celle d’un modèle simple 1D, de façon à obtenir le profil des tassements et celui des contraintes dans la section tout au long de la conduite.Le troisième point concerne la prise en compte des diverses incertitudes et de la variabilité spatiale du sol : Le comportement géo-mécanique des conduites enterrées est entaché d’incertitudes aléatoires -liées à la variabilité intrinsèque des propriétés des matériaux et leur hétérogénéité- et épistémiques -résultant d’une méconnaissance partielle voire totale du mécanisme étudié-. La variabilité longitudinale du sol est considérée au travers de la théorie des champs aléatoires de VanMarcke.Enfin, le quatrième point est consacré à l’application de l’approche développée dans un contexte de gestion patrimoniale d’un réseau d’eau par la définition et la quantification d’indicateurs de criticité permettant, par les méthodes d'analyse en fiabilité, d’évaluer la performance de la conduite vis-à-vis d’états limites préalablement définis en lien avec l’inspection, la maintenance ou le renouvellement.

In the Mine Counter Measure (MCM) context in the underwater environment, it is vital to revisit some potentially dangerous objects to identify and neutralize them if they are actually mines. This dangerous task was usually performed by humandivers but more and more it is conducted by unmanned underwater robots. Due to the low cost design of the revisit/mine-killer robot, going straightforward to the geolocalized suspicious object does not guarantee that the robot will redetect it.Moreover the robot may dive at a far position from the target and the lack of absolute positioning system in underwater environment demands a strategy to follow to guarantee the revisit of this target. Based on a priori information in the working area and especially the presence of geolocalized landmarks, the problem is solved as a motion planning problem considering uncertainties due to the increasing error when navigating underwater. In the context of bounded errors, the problem is solved in a set-membership manner. Firstly, based on the location and the shape of the landmarks, and on the visibility area of the sensor embedded, the registration maps are computed indicating the sets of robot poses to detect the different landmarks considered in order to reduce the uncertainty on the robot position. Secondly, based on a parametric motion model with uncertain parameters, an high level strategy is provided through a raph optimization. The strategy consists in navigating between the registration maps toreduce each times the uncertainty in position of therobot and finally to guarantee the reachability of agoal area corresponding to the redetection of the target.; Dans le contexte de guerre des mines (MCM), il est important de revisiter les objets potentiellement dangereux afin de les identifier et les neutraliser s’il s’agit effectivement de mines. Cette dangereuse tâche était habituellement réalisée par des plongeurs démineurs qui sont petit à petit remplacés par des drones sous-marins. Le design « low cost » des robots de revisite/destruction de mines ne permet en général pas de garantir la revisite d’une cible géolocalisée en allant droit dessus. De plus, le robot pourrait commencer sa mission sous-marine à une distance éloignée et l’absence de positionnement GPS en environnement sous-marin imposent l’élaboration d’une stratégie afin de garantir la revisite de la cible. En se basant sur des informations a priori de l’environnement et notamment la présence de points de repère (amers), le problème est résolu par la planification d’une stratégie à suivre en prenant en compte les incertitudes de déplacement inhérentes en milieu sous-marin. Dans un contexte d’erreurs bornées, une approche ensembliste est proposée. Premièrement, en se basant sur la position et la forme des amers, ainsi que la zone visible du capteur embarqué, les cartes de recalages sont construites afin de définir les poses du robot qui permettent de détecter les différents amers afin de réduire l’incertitude de position du robot.Deuxièmement, en se basant sur un modèle paramétrique de déplacement avec des paramètres incertains, une stratégie haut-niveau est proposée à travers l’optimisation d’un graphe. La stratégie consiste à naviguer entre les cartes de recalage afin de réduire l’incertitude de position du robot et finalement garantir la revisite de la cible souhaitée.

In the Mine Counter Measure (MCM) context in the underwater environment, it is vital to revisit some potentially dangerous objects to identify and neutralize them if they are actually mines. This dangerous task was usually performed by humandivers but more and more it is conducted by unmanned underwater robots. Due to the low cost design of the revisit/mine-killer robot, going straightforward to the geolocalized suspicious object does not guarantee that the robot will redetect it.Moreover the robot may dive at a far position from the target and the lack of absolute positioning system in underwater environment demands a strategy to follow to guarantee the revisit of this target. Based on a priori information in the working area and especially the presence of geolocalized landmarks, the problem is solved as a motion planning problem considering uncertainties due to the increasing error when navigating underwater. In the context of bounded errors, the problem is solved in a set-membership manner. Firstly, based on the location and the shape of the landmarks, and on the visibility area of the sensor embedded, the registration maps are computed indicating the sets of robot poses to detect the different landmarks considered in order to reduce the uncertainty on the robot position. Secondly, based on a parametric motion model with uncertain parameters, an high level strategy is provided through a raph optimization. The strategy consists in navigating between the registration maps toreduce each times the uncertainty in position of therobot and finally to guarantee the reachability of agoal area corresponding to the redetection of the target.; Dans le contexte de guerre des mines (MCM), il est important de revisiter les objets potentiellement dangereux afin de les identifier et les neutraliser s’il s’agit effectivement de mines. Cette dangereuse tâche était habituellement réalisée par des plongeurs démineurs qui sont petit à petit remplacés par des drones sous-marins. Le design « low cost » des robots de revisite/destruction de mines ne permet en général pas de garantir la revisite d’une cible géolocalisée en allant droit dessus. De plus, le robot pourrait commencer sa mission sous-marine à une distance éloignée et l’absence de positionnement GPS en environnement sous-marin imposent l’élaboration d’une stratégie afin de garantir la revisite de la cible. En se basant sur des informations a priori de l’environnement et notamment la présence de points de repère (amers), le problème est résolu par la planification d’une stratégie à suivre en prenant en compte les incertitudes de déplacement inhérentes en milieu sous-marin. Dans un contexte d’erreurs bornées, une approche ensembliste est proposée. Premièrement, en se basant sur la position et la forme des amers, ainsi que la zone visible du capteur embarqué, les cartes de recalages sont construites afin de définir les poses du robot qui permettent de détecter les différents amers afin de réduire l’incertitude de position du robot.Deuxièmement, en se basant sur un modèle paramétrique de déplacement avec des paramètres incertains, une stratégie haut-niveau est proposée à travers l’optimisation d’un graphe. La stratégie consiste à naviguer entre les cartes de recalage afin de réduire l’incertitude de position du robot et finalement garantir la revisite de la cible souhaitée.

How can we study earthquakes, these complex phenomenon occurring so deep under our feet that we cannot observe them directly? One unfortunate aspect of the problem is that we have to rely on measurements acquired at the surface of the Earth. These observations are incomplete, and the imagery of earthquakes is subject to biases induced by numerous approximations. Most of these approximations cannot be avoided, and stem from the poor resolution of the measurements, the inherent lack of knowledge of the physics of the Earth interior, and the bias induced by our modeling procedures. The imperfections of our models question our ability to robustly investigate earthquakes rupture, and thus to understand the physics driving them. The quest for robust images needs a thorough and exhaustive examination of the uncertainties that potentially corrupt the modeling procedure and its results, at least not to interpret improbable characteristics. Although measurement errors are usually accounted for, other kinds of approximations are overlooked. Here, we show that the impact of our simplified description of the Earth’s interior on earthquake models is significant, especially for the events with a large magnitude. We concentrate on two main sources of approximation: the architecture of seismogenic faults, and the temporal complexity of seismic and aseismic processes at play on these faults. We present two methodological developments allowing to estimate and account for uncertainties deriving from these approximations in modeling procedures. In particular, we show that introducing the uncertainties deriving from our approximation of the Earth’s physics is necessary to infer robust and realistic earthquake source models. Our analyses is supported by the use of probabilistic modeling approaches, allowing to explore the diversity and uncertainties of possible models., Les séismes rompent des failles inaccessibles situées à plusieurs kilomètres sous la surface terrestre. Alors, comment les comprendre puisque l’on ne peut les observer directement ? Notre seul recours est d’ausculter le globe terrestre depuis sa surface. Hélas, la quantité, la variété et la qualité de ces observations superficielles sont insuffisantes pour caractériser ces phénomènes complexes, et l’image des séismes que nous dressons est altérée par de nombreuses approximations. Ces approximations sont souvent nécessaires sous peine de ne pouvoir modéliser les séismes. Elles dérivent des limites de nos observations, de notre connaissance sommaire de la physique du globe terrestre, et des procédures de modélisation choisies. L’imperfection de nos modèles questionne notre capacité à reproduire la réalité de la rupture sismique, et peut remettre en cause notre compréhension des mécanismes qui la régissent. Notre quête de réalisme ne peut donc que s’accompagner d’une analyse exhaustive et détaillée des incertitudes qui corrompent potentiellement l’imagerie des séismes, ainsi que nos interprétations. Bien que les erreurs de mesures soient généralement connues et prises en compte, les autres approximations sont souvent négligées. Dans cette thèse, nous montrons que le manque de réalisme de notre description de l’intérieur du globe influence les modèles de séismes, surtout lorsque ces derniers ont une magnitude importante. Nous nous intéressons particulièrement à deux sources d’approximations majeures : l’architecture des failles, et la complexité temporelle des processus en jeu sur celles-ci. Deux méthodes sont présentées, qui permettent d’estimer, et de prendre en compte, les incertitudes dérivant de ces approximations dans les procédures de modélisation. Nous montrons que l’introduction de telles incertitudes, et d'autres incertitudes potentielles, est nécessaire pour imager des modèles de séismes fiables et réalistes. Nos résultats s’appuient sur l’utilisation de méthodes d’imagerie probabilistes, qui permettent d’analyser la diversité et l’hétérogénéité des modèles possibles. Nous montrons qu’une nouvelle génération de modèles sismiques est possible, plus réalistes que les modèles actuels, parce que reflétant notre méconnaissance du système Terre.

International audience; In the France of the 1990s, siting an underground laboratory is considered as essential for studying geological storage possibilities of nuclear waste. However, the relevance assessment of setting up such a facility requests to determine if it really permits to characterize a storage site. Based on a controversy study about the siting of an underground laboratory in the department of Vienne, this article wonders what the safety demonstration of a nuclear waste storage means.; Dans la France des années 1990, la construction d’un laboratoire souterrain est considérée comme une étape indispensable dans l’étude des possibilités de stockage géologique de déchets nucléaires. Toutefois, l’évaluation de la pertinence d’implanter une telle installation demande d’apprécier les chances qu’elle permette bien de caractériser un potentiel site de stockage. À partir de l’étude d’une controverse sur l’implantation d’un laboratoire dans la Vienne, cet article questionne ce que signifie montrer la sûreté d’un stockage de déchets nucléaire.

Since building envelope and MEP systems characteristics regularly improve, the weight of non-regulatory energy end-uses increases. These energy end-uses are typically associated with tenants or owners’ activities. In addition, high performance buildings show new issues related to HVAC systems operations. Therefore, it is important to evaluate and improve non-regulatory energy end-uses energy as well as HVAC systems operations efficiencies. We have developed polynomial energy models that can predict energy consumption as a function of building’s activities characteristics and HVAC systems operations factors. We used EnergyPlus software in order to build reliable energy models along with the D-optimum design of experiments method (DOE). Then, we used measurement and verification (M&V) data, associated with probability functions, to determine the associated uncertainty of the calculated energy consumption. Finally, we combine the latter with the polynomial modeling error to calculate the energy consumption global uncertainty, with the goal to identify strategies to reduce it.; À mesure que les performances intrinsèques des bâtiments s’améliorent, les usages énergétiques non réglementés, que nous associons à une notion d’intensité énergétique des usages, prennent de plus en plus d’importance dans le bilan des consommations des bâtiments. De plus, les bâtiments performants font apparaître des problématiques au niveau de l’exploitation des installations. Ces constats nous permettent d’affirmer qu’il est aujourd’hui important de proposer un cadre pour le suivi et l’optimisation de la sobriété énergétique des usages et l’exploitation performante pour la maîtrise des consommations énergétiques réelles des bâtiments. Cette thèse propose tout d’abord de développer des modèles polynomiaux de prédiction de la consommation énergétique tous usages en fonction des facteurs caractérisant l’intensité d’usage, la qualité d’usage et la qualité d’exploitation. Pour cela, nous utilisons le logiciel EnergyPlus afin de réaliser des simulations énergétiques dynamiques (SED) sur des valeurs de paramètres définis par la méthode des plans d’expérience D-optimaux. Le modèle polynomial créé permet alors d’effectuer, avec un faible temps de calcul, une propagation des incertitudes sur les consommations d’énergie calculées. Pour ce faire, nous utilisons les données mesurées en exploitation dans le cadre de la mesure et de la vérification de la performance énergétique, associées à une incertitude concernant leur valeur. Nous pouvons alors déterminer l’incertitude globale sur les consommations énergétiques et identifier les pistes pour la réduire, permettant ainsi un meilleur suivi et encadrement de la consommation énergétique réelle.

Since building envelope and MEP systems characteristics regularly improve, the weight of non-regulatory energy end-uses increases. These energy end-uses are typically associated with tenants or owners’ activities. In addition, high performance buildings show new issues related to HVAC systems operations. Therefore, it is important to evaluate and improve non-regulatory energy end-uses energy as well as HVAC systems operations efficiencies. We have developed polynomial energy models that can predict energy consumption as a function of building’s activities characteristics and HVAC systems operations factors. We used EnergyPlus software in order to build reliable energy models along with the D-optimum design of experiments method (DOE). Then, we used measurement and verification (M&V) data, associated with probability functions, to determine the associated uncertainty of the calculated energy consumption. Finally, we combine the latter with the polynomial modeling error to calculate the energy consumption global uncertainty, with the goal to identify strategies to reduce it., À mesure que les performances intrinsèques des bâtiments s’améliorent, les usages énergétiques non réglementés, que nous associons à une notion d’intensité énergétique des usages, prennent de plus en plus d’importance dans le bilan des consommations des bâtiments. De plus, les bâtiments performants font apparaître des problématiques au niveau de l’exploitation des installations. Ces constats nous permettent d’affirmer qu’il est aujourd’hui important de proposer un cadre pour le suivi et l’optimisation de la sobriété énergétique des usages et l’exploitation performante pour la maîtrise des consommations énergétiques réelles des bâtiments. Cette thèse propose tout d’abord de développer des modèles polynomiaux de prédiction de la consommation énergétique tous usages en fonction des facteurs caractérisant l’intensité d’usage, la qualité d’usage et la qualité d’exploitation. Pour cela, nous utilisons le logiciel EnergyPlus afin de réaliser des simulations énergétiques dynamiques (SED) sur des valeurs de paramètres définis par la méthode des plans d’expérience D-optimaux. Le modèle polynomial créé permet alors d’effectuer, avec un faible temps de calcul, une propagation des incertitudes sur les consommations d’énergie calculées. Pour ce faire, nous utilisons les données mesurées en exploitation dans le cadre de la mesure et de la vérification de la performance énergétique, associées à une incertitude concernant leur valeur. Nous pouvons alors déterminer l’incertitude globale sur les consommations énergétiques et identifier les pistes pour la réduire, permettant ainsi un meilleur suivi et encadrement de la consommation énergétique réelle.

International audience; La topologie des fonctions simulant des mesures optiques expérimentales a une incidence sur lecomportement des méthodes d’optimisation et de résolution de problème inverse. Cette contribution posela problématique d’optimisation dans le cas simple d’un capteur à plasmon de surface (SPR) afind’illustrer leur sensibilité aux différentes propriétés inhérentes aux structures résonantes.

The constant growth of air traffic, especially in Europe, is putting pressure on airports, which, in turn, are suffering congestion problems. The airspace surrounding airport, terminal manoeuvring area (TMA), is particularly congested, since it accommodates all the converging traffic to and from airports. Besides airspace, airport ground capacity is also facing congestion problems, as the inefficiencies coming from airspace operations are transferred to airport ground and vice versa. The main consequences of congestion at airport airspace and ground, is given by the amount of delay generated, which is, in turn, transferred to other airports within the network. Congestion problems affect also the workload of air traffic controllers that need to handle this big amount of traffic. This thesis deals with the optimization of the integrated airport operations, considering the airport from a holistic point of view, by including operations such as airspace and ground together. Unlike other studies in this field of research, this thesis contributes by supporting the decisions of air traffic controllers regarding aircraft sequencing and by mitigating congestion on the airport ground area. The airport ground operations and airspace operations can be tackled with two different levels of abstractions, macroscopic or microscopic, based on the time-frame for decision-making purposes. In this thesis, the airport operations are modeled at a macroscopic level. The problem is formulated as an optimization model by identifying an objective function that considers the amount of conflicts in the airspace and capacity overload on the airport ground; constraints given by regulations on separation minima between consecutive aircraft in the airspace and on the runway; decision variables related to aircraft entry time and entry speed in the airspace, landing runway and departing runway choice and pushback time. The optimization model is solved by implementing a sliding window approach and an adapted version of the metaheuristic simulated annealing. Uncertainty is included in the operations by developing a simulation model and by including stochastic variables that represent the most significant sources of uncertainty when considering operations at a macroscopic level, such as deviation from the entry time in the airspace, deviation in the average taxi time and deviation in the pushback time., L'augmentation constante du trafic aérien, spécialement en Europe, exerce une pression sur les aéroports, qui en conséquence sont souvent congestionnés. La zone aérienne entourant les aéroports, l'aire de manœuvre terminale (TMA), est particulièrement encombrée, puisqu'elle accueille tout le trafic aéroportuaire. Outre la zone aérienne, le partie sol fait aussi face à des problèmes d'encombrement, ainsi l'inefficacité des opérations en zone aérienne est transférée au sol. Cet encombrement des zones aériennes et terrestres des aéroports a pour conséquence de générer des retards, qui sont ensuite reportés sur les autres aéroports du réseau. Le problème d'encombrement affecte également la charge de travail des contrôleurs aériens qui doivent gérer ce large trafic. Cette thèse porte sur l'optimisation des opérations intégrées aux aéroports, en considérant l'aéroport d'un point de vue holistique et en incluant les activités aériennes et terrestres. Contrairement aux autres études dans ce domaine, cette thèse apporte sa contribution en appuyant les décisions des contrôleurs aériens en terme de séquencement des avions et en atténuant l'encombrement de la partie sol des aéroports. Les activités terrestres et aériennes peuvent être abordées avec deux différents niveaux d'abstractions, macroscopique, ou microscopique, en raison de différent délais de prise de décision. Dans cette thèse, les activités sont modélisées au niveau macroscopique. Le problème est formulé comme un modèle d'optimisation en identifiant une fonction objective qui prend en compte le nombre de conflits dans l'espace aérien et la surcharge au sol des aéroports; contraintes données par la régulation sur le minimum de séparation entre des avions consécutifs dans la zone aérienne et sur la piste de décollage; variables de décision liées au temps d'entrée de l'avion et à la vitesse d'entrée dans l'espace arien, au choix de la piste d'atterrissage et de la piste au départ et à l'heure de push-back. Le modèle d'optimisation est résolu en implémentant une approche par fenêtre glissante et par une version adaptée de la métaheuristique de recuit simulé. Des incertitudes sont ajoutées dans les activités en développant un modèle de simulation et en incluant des variables stochastiques représentant des sources d'incertitudes comme une variation de l'heure d'entrée dans l'espace aérien de l'aéroport, une variation de l'heure moyenne de temps du roulage ou encore une variation dans l'heure de push-back des avions.

Wind turbine noise is directly concerned by physical phenomena related to long-range sound propagation, i.e. ground effects (roughness, impedance), and micrometeorological effects (mean refraction, intermittency fluctuations, small-scale turbulence scattering). In order to estimate the relative influence of these environmental and influent parameters on acoustic propagation, we present a sensitivity analysis based on a propagation model and on a specific numerical experiment design produced by a Morris screening method. The model used is a Parabolic Equation model (MW-WAPE) which takes into account ground effects (absorption through acoustic impedance & diffusion through surface roughness) and micrometeorological effects (mean refraction through the vertical gradient of effective celerity & atmospheric turbulence through the random Fourier modes technique). The results allow the quantification of the global variability and uncertainties associated with main phenomena occurring in the emission-propagation-reception process. The results will allow quantifying the overall variability and uncertainties associated with the emission-propagation-reception sound chain. A better knowledge of these uncertainties will provide a better control of the quality of wind turbines noise prediction in an inhomogeneous outdoor environment.

The vessel neutron irradiation, which cannot be replaced, is one of the limiting factors for pressurized water reactor (PWR) lifetime. Surveillance programmes are therefore necessary for safety assessment and for verifying the vessel structural integrity. The quality of radiation damage prediction depends in part on the calculation of the fast neutron flux. In that sense, a lack of knowledge on the fast neutron flux will require larger safety margins on the plant lifetime affecting operating conditions and the cost of nuclear installations. To make correct decisions when designing the plant lifetime and on safety margins for PWR reactors, it is therefore essential to assess the uncertainty in vessel flux calculations. Most of the past studies on the flux uncertainty quantification are based on the methods of moments which assumes a linear output variation. This method was most commonly used because the calculation capabilities of computers prevented from conducting more accurate methods. In a non-linear case, the first order hypothesis appears insufficient for an accurate prediction of the output variance.An alternative method is the Total Monte Carlo approach (TMC) which consists in randomly sampling the input data and propagating the perturbations on the calculation chain. The advantage of this method is that it does not make any assumptions on the linear interactions or small input changes among data. It considers the probability distributions of input parameters and thus provides a more precise description of input uncertainties.It is within this context that this thesis was conducted. It consists in performing a new uncertainty assessment of the fast flux calculation for the PWR vessel considering the data of recent international nuclear libraries. The special feature of this thesis lies in the large number of uncertain parameters which are closely correlated with each other. The uncertainty on the fast flux, considering all the uncertain parameters, is finally estimated for the vessel hot spot. More generally, in this context of sensitivity analysis, we show the importance to consider the covariance matrices to propagate the input uncertainties, and to analyze the contribution of each input on a physical model. The Shapley and Johnson indices are especially used in a multicolinearity context between the inputs and the output., Pour s’assurer de la sûreté des réacteurs et de l’intégrité de leurs cuves, des programmes de surveillance sont mis en place. Ces derniers dépendent notamment du calcul de densité neutronique qui quantifie le nombre de neutrons rapides (susceptibles de modifier les propriétés mécaniques de la cuve) reçus par les capsules de surveillance. Or, un manque de connaissances sur ce calcul peut obliger l’exploitant à fixer des marges de sûreté supérieures sur la durée de vie des centrales, et donc affecter les conditions de fonctionnement et le coût des installations nucléaires. C’est pourquoi il est essentiel de déterminer l’incertitude du calcul de flux à la cuve des REP. La plupart des études passées sont basées sur une quantification de l’incertitude par la méthode des moments qui suppose une variation linéaire de la sortie du calcul. Cette hypothèse n’a jamais été vérifiée compte tenu du grand nombre de variables d’entrée et des ressources informatiques relativement limitées pour envisager l’application d’autres méthodes. Une méthode alternative est celle de l’approche Total Monte Carlo (TMC) qui consiste à considérer les paramètres d’entrées du modèle de calcul comme des variables aléatoires, et à propager les perturbations issues d’un tirage statistique dans la chaîne de calcul. L’avantage de cette méthode est qu’elle propose une description plus précise des incertitudes du modèle, et permet de définir des quantiles et donc des intervalles de confiance qui peuvent s’avérer utiles dans le cadre d'une étude de sûreté. C’est dans ce contexte, que cette thèse s’intègre. Elle consiste à déterminer l’incertitude du flux neutronique rapide de la cuve des REP en considérant les librairies de données nucléaires récentes et en utilisant une approche TMC pour la propagation des incertitudes d’entrées. La particularité de ce travail repose sur le grand nombre de paramètres d’entrées corrélés qui nécessite la mise en place de méthodologies adaptées. En particulier, les indices de Shapley et de Johnson qui sont peu connus dans le domaine du nucléaire, sont proposés dans le cadre de l'analyse globale de sensibilité d'un problème multicolinéaire.

Numerical simulation plays a key role in the field of combustion today, either in the research area by permitting a better understanding of phenomenons taking place inside reactive flows or in the development of industrial application by reducing designing cost of systems. Large Eddy Simulation is at the time the most suited tool for the simulation of reactive flows. Large Eddy Simulation of reactive flows is in practice only possible thanks to a modeling of different phenomenons:- turbulence is modeled for small structures allowing to resolve only big structures which results in lower computational cost- chemistry is modeled using reduction methods which allows to drastically reduce computational costThe maturity of Large Eddy Simulation of reactive flows makes it today a reliable, predictive and promising tool. It now makes sense to focus on the impact of the parameters involved in the different models on the simulation results. This study of the impact of the modeling parameters can be seen from the perspective of uncertainties propagation, and can give interesting informations both from a practical side for the robust design of systems but also on the theoretical side in order to improve the models used and guide the experimental measurements to be made for the reliability improvement of these models.The context of this thesis is the development of efficient methods allowing the propagation of uncertainties present in the chemical kinetic parameters of the reaction mechanisms within Large Eddy Simulation, these methods having to be non-intrusive in order to take advantage of the existence of the different computation codes which are tools requiring heavy means for their development. Such a propagation of uncertainties using a brute-force method suffers from the "curse of dimensionality" because of the large number of chemical kinetic parameters, implying a practical impossibility with the current means of computation which justifies the development of efficient methods.The objective of the thesis is the development of a reduced model that can be used for uncertainties propagation in Large Eddy simulations. The handling and implementation of various tools resulting from the uncertainties propagation framework has been an essential preliminary work in this thesis in order to bring this knowledge and skills into the EM2C laboratory.The method developed in this thesis for the propagation of chemical kinetic parameters uncertainties is limited to chemistry models in which the advancement of the combustion process is summarized by the evolution of a progress variable given by a transport equation, the access to other informations being made through the use of a table. Through the study of the evolution of a constant pressure adiabatic reactor containing a homogeneous mixture of air and dihydrogen, it is shown that a large part of the uncertainties of such a system can be explained by the uncertainties of the progress variable. This makes it possible to define a chemical table that can be used to propagate uncertainties of chemical kinetic parameters in Large Eddy Simulations. The introduction of the uncertainties is then done only by the modeling of the source term present in the transport equation of the progress variable, which can be parameterized with the help of few uncertain parameters thus avoiding the "curse of dimensionality"., La simulation numérique joue aujourd'hui un rôle majeur dans le domaine de la combustion, que ce soit au niveau de la recherche en offrant la possibilité de mieux comprendre les phénomènes ayant lieu au sein des écoulements réactifs ou au niveau du développement de nouveaux systèmes industriels par une diminution des coûts liés à la conception de ces systèmes. A l'heure actuelle, la simulation aux grandes échelles est l'outil le mieux adapté à la simulation numérique d'écoulements réactifs turbulents. Cette simulation aux grandes échelles d'écoulements réactifs n'est en pratique possible que grâce à une modélisation des différents phénomènes:- la turbulence est modélisée pour les plus petites structures permettant de n'avoir à résoudre que les plus grandes structures de l'écoulement et ainsi réduire le coût de calcul- la chimie des différentes espèces réactives est modélisée à l'aide de méthodes de réduction permettant de considérablement réduire le coût de calculLa maturité de la simulation aux grandes échelles d'écoulements réactifs en fait aujourd'hui un outil fiable, prédictif et prometteur. Il fait désormais sens de s'intéresser à l'impact des paramètres impliqués dans les différents modèles sur le résultat de la simulation. Cette étude de l'impact des paramètres de modélisation peut être vue sous l'angle de la propagation d'incertitudes, et peut donner des informations intéressantes à la fois d'un côté pratique pour la conception robuste de systèmes mais également d'un côté théorique afin d'améliorer les modèles utilisées et d'orienter les mesures expérimentales à réaliser afin d'améliorer la fiabilité de ces modèles.Le contexte de cette thèse est le développement de méthodes efficaces permettant la propagation d'incertitudes présentes dans les paramètres de cinétique chimique des mécanismes réactionnels au sein de simulation aux grandes échelles, ces méthodes devant être non intrusive afin de profiter de l'existence des différents codes de calcul qui sont des outils nécessitant de lourds moyens pour leur développement. Une telle propagation d'incertitude à l'aide d'une méthode de force brute souffre du "fléau de la dimension" du fait du grand nombre de paramètres de cinétique chimique, impliquant une impossibilité pratique avec les moyens de calculs actuels et justifiant le développement de méthodes efficaces.L'objectif de la thèse est donc le développement d'un modèle réduit utilisable pour la propagation d'incertitudes dans la simulation aux grandes échelles. La prise en main et l'implémentation de différents outils issus de la propagation d'incertitudes a été un travail préliminaire indispensable dans cette thèse afin d'amener ces connaissances et compétences au sein du laboratoire EM2C.La méthode développée dans cette thèse pour la propagation d'incertitudes des paramètres de cinétique chimique se restreint aux cas d'une modélisation de la chimie dans laquelle l'avancement du processus de combustion est résumé par l'évolution d'une variable d'avancement donnée par une équation de transport, l'accès aux autres informations se faisant grâce à l'utilisation d'une table. Au travers de l'étude de l'évolution d'un réacteur adiabatique à pression constante contenant un mélange homogène d'air et de dihydrogène, il est montré qu'une grande partie des incertitudes d'un tel système peuvent être expliquées grâce aux incertitudes de la variable d'avancement. Cela permet de définir une table chimique utilisable pour la propagation d'incertitudes des paramètres de cinétique chimique dans les simulations aux grandes échelles. L'introduction des incertitudes se fait alors uniquement par la modélisation du terme source présent dans l'équation de transport de la variable d'avancement, lequel peut être paramétré à l'aide de quelques paramètres incertains évitant ainsi le "fléau de la dimension".

Le présent mémoire traite de la gestion des risques et des incertitudes par une communauté villageoise du nord de la Thaïlande. Dans un premier temps, je présente les caractéristiques du village et les bouleversements socio-économiques et agricoles qu’il connaît. Puis, j’expose les risques et les incertitudes qui affectent la communauté. Enfin, je montre que si des réponses locales sont mises en oeuvre, la gestion de ces menaces dépend de manière croissante d’acteurs et d’institutions supra-villageois.

The anthropogenic warming trend observed during the 20th century in Europe is characterized by fluctuations, which are partly explained by internal climate variability. The physical mechanisms between the Atlantic Multidecadal Variability (AMV, whose internal component contributes to shape atmospheric variability), and the European climate are investigated in this thesis. A comprehensive study of climate models shows a great diversity in the simulation of the teleconnection between the AMV and European summer temperature. The underestimation of its intensity relative to the observations contributes to explain the uncertainties within the decadal climate predictions. Numerical experiments used to assess the mechanisms of influence of the AMV on the European climate indicate that the AMV is likely to significantly modulate temperature, precipitation and the occurrence of extreme events in winter and summer., La tendance au réchauffement d'origine anthropique observée au cours du XXè siècle en Europe est ponctuée par des fluctuations expliquées en partie par la variabilité interne du climat. Les mécanismes physiques entre la Variabilité Atlantique Multidécennale (AMV), dont la composante interne module une partie de la variabilité atmosphérique, et le climat européen sont étudiés dans cette thèse. Une étude des modèles climatiques montre une grande diversité dans la simulation de la téléconnexion entre l'AMV et la température estivale en Europe. La sous-estimation moyenne de son intensité par rapport aux observations contribue notamment à expliquer les incertitudes qui entachent les prévisions décennales du climat. Des expériences numériques utilisées pour isoler les mécanismes d'influence de l'AMV sur le climat européen indiquent que l'AMV est susceptible de significativement moduler la température, les précipitations et l'occurrence d'événements extrêmes, en hiver et en été.

The anthropogenic warming trend observed during the 20th century in Europe is characterized by fluctuations, which are partly explained by internal climate variability. The physical mechanisms between the Atlantic Multidecadal Variability (AMV, whose internal component contributes to shape atmospheric variability), and the European climate are investigated in this thesis. A comprehensive study of climate models shows a great diversity in the simulation of the teleconnection between the AMV and European summer temperature. The underestimation of its intensity relative to the observations contributes to explain the uncertainties within the decadal climate predictions. Numerical experiments used to assess the mechanisms of influence of the AMV on the European climate indicate that the AMV is likely to significantly modulate temperature, precipitation and the occurrence of extreme events in winter and summer.; La tendance au réchauffement d'origine anthropique observée au cours du XXè siècle en Europe est ponctuée par des fluctuations expliquées en partie par la variabilité interne du climat. Les mécanismes physiques entre la Variabilité Atlantique Multidécennale (AMV), dont la composante interne module une partie de la variabilité atmosphérique, et le climat européen sont étudiés dans cette thèse. Une étude des modèles climatiques montre une grande diversité dans la simulation de la téléconnexion entre l'AMV et la température estivale en Europe. La sous-estimation moyenne de son intensité par rapport aux observations contribue notamment à expliquer les incertitudes qui entachent les prévisions décennales du climat. Des expériences numériques utilisées pour isoler les mécanismes d'influence de l'AMV sur le climat européen indiquent que l'AMV est susceptible de significativement moduler la température, les précipitations et l'occurrence d'événements extrêmes, en hiver et en été.

Engineers increasingly use numerical model to replace the experimentations during the design of new products. With the increase of computer performance and numerical power, these models are more and more complex and time-consuming for a better representation of reality. In practice, optimization is very challenging when considering real mechanical problems since they exhibit uncertainties. Reliability is an interesting metric of the failure risks of design products due to uncertainties. The estimation of this metric, the failure probability, requires a high number of evaluations of the time-consuming model and thus becomes intractable in practice. To deal with this problem, surrogate modeling is used here and more specifically AK-based methods to enable the approximation of the physical model with much fewer time-consuming evaluations. The first objective of this thesis work is to discuss the mathematical formulations of design problems under uncertainties. This formulation has a considerable impact on the solution identified by the optimization during design process of new products. A definition of both concepts of reliability and robustness is also proposed. These works are presented in a publication in the international journal: Structural and Multidisciplinary Optimization (Lelièvre, et al. 2016). The second objective of this thesis is to propose a new AK-based method to estimate failure probabilities associated with rare events. This new method, named AK-MCSi, presents three enhancements of AK-MCS: (i) sequential Monte Carlo simulations to reduce the time associated with the evaluation of the surrogate model, (ii) a new stricter stopping criterion on learning evaluations to ensure the good classification of the Monte Carlo population and (iii) a multipoints enrichment permitting the parallelization of the evaluation of the time-consuming model. This work has been published in Structural Safety (Lelièvre, et al. 2018). The last objective of this thesis is to propose new AK-based methods to estimate the failure probability of a high-dimensional reliability problem, i.e. a problem defined by both a time-consuming model and a high number of input random variables. Two new methods, AK-HDMR1 and AK-PCA, are proposed to deal with this problem based on respectively a functional decomposition and a dimensional reduction technique. AK-HDMR1 has been submitted to Reliability Enginnering and Structural Safety on 1st October 2018.; Les ingénieurs utilisent de plus en plus de modèles numériques leur permettant de diminuer les expérimentations physiques nécessaires à la conception de nouveaux produits. Avec l’augmentation des performances informatiques et numériques, ces modèles sont de plus en plus complexes et coûteux en temps de calcul pour une meilleure représentation de la réalité. Les problèmes réels de mécanique sont sujets en pratique à des incertitudes qui peuvent impliquer des difficultés lorsque des solutions de conception admissibles et/ou optimales sont recherchées. La fiabilité est une mesure intéressante des risques de défaillance du produit conçu dus aux incertitudes. L’estimation de la mesure de fiabilité, la probabilité de défaillance, nécessite un grand nombre d’appels aux modèles coûteux et deviennent donc inutilisable en pratique. Pour pallier ce problème, la métamodélisation est utilisée ici, et plus particulièrement les méthodes AK qui permettent la construction d’un modèle mathématique représentatif du modèle coûteux avec un temps d’évaluation beaucoup plus faible. Le premier objectif de ces travaux de thèses est de discuter des formulations mathématiques des problèmes de conception sous incertitudes. Cette formulation est un point crucial de la conception de nouveaux produits puisqu’elle permet de comprendre les résultats obtenus. Une définition des deux concepts de fiabilité et de robustesse est aussi proposée. Ces travaux ont abouti à une publication dans la revue internationale Structural and Multidisciplinary Optimization (Lelièvre, et al. 2016). Le second objectif est de proposer une nouvelle méthode AK pour l’estimation de probabilités de défaillance associées à des évènements rares. Cette nouvelle méthode, nommée AK-MCSi, présente trois améliorations de la méthode AK-MCS : des simulations séquentielles de Monte Carlo pour diminuer le temps d’évaluation du métamodèle, un nouveau critère d’arrêt sur l’apprentissage plus stricte permettant d’assurer le bon classement de la population de Monte Carlo et un enrichissement multipoints permettant la parallélisation des calculs du modèle coûteux. Ce travail a été publié dans la revue Structural Safety (Lelièvre, et al. 2018). Le dernier objectif est de proposer de nouvelles méthodes pour l’estimation de probabilités de défaillance en grande dimension, c’est-à-dire un problème défini à la fois par un modèle coûteux et un très grand nombre de variables aléatoires d’entrée. Deux nouvelles méthodes, AK-HDMR1 et AK-PCA, sont proposées pour faire face à ce problème et sont basées respectivement sur une décomposition fonctionnelle et une technique de réduction de dimension. La méthode AK-HDMR1 fait l’objet d’une publication soumise à la revue Reliability Engineering and Structural Safety le 1er octobre 2018.

Engineers increasingly use numerical model to replace the experimentations during the design of new products. With the increase of computer performance and numerical power, these models are more and more complex and time-consuming for a better representation of reality. In practice, optimization is very challenging when considering real mechanical problems since they exhibit uncertainties. Reliability is an interesting metric of the failure risks of design products due to uncertainties. The estimation of this metric, the failure probability, requires a high number of evaluations of the time-consuming model and thus becomes intractable in practice. To deal with this problem, surrogate modeling is used here and more specifically AK-based methods to enable the approximation of the physical model with much fewer time-consuming evaluations. The first objective of this thesis work is to discuss the mathematical formulations of design problems under uncertainties. This formulation has a considerable impact on the solution identified by the optimization during design process of new products. A definition of both concepts of reliability and robustness is also proposed. These works are presented in a publication in the international journal: Structural and Multidisciplinary Optimization (Lelièvre, et al. 2016). The second objective of this thesis is to propose a new AK-based method to estimate failure probabilities associated with rare events. This new method, named AK-MCSi, presents three enhancements of AK-MCS: (i) sequential Monte Carlo simulations to reduce the time associated with the evaluation of the surrogate model, (ii) a new stricter stopping criterion on learning evaluations to ensure the good classification of the Monte Carlo population and (iii) a multipoints enrichment permitting the parallelization of the evaluation of the time-consuming model. This work has been published in Structural Safety (Lelièvre, et al. 2018). The last objective of this thesis is to propose new AK-based methods to estimate the failure probability of a high-dimensional reliability problem, i.e. a problem defined by both a time-consuming model and a high number of input random variables. Two new methods, AK-HDMR1 and AK-PCA, are proposed to deal with this problem based on respectively a functional decomposition and a dimensional reduction technique. AK-HDMR1 has been submitted to Reliability Enginnering and Structural Safety on 1st October 2018.; Les ingénieurs utilisent de plus en plus de modèles numériques leur permettant de diminuer les expérimentations physiques nécessaires à la conception de nouveaux produits. Avec l’augmentation des performances informatiques et numériques, ces modèles sont de plus en plus complexes et coûteux en temps de calcul pour une meilleure représentation de la réalité. Les problèmes réels de mécanique sont sujets en pratique à des incertitudes qui peuvent impliquer des difficultés lorsque des solutions de conception admissibles et/ou optimales sont recherchées. La fiabilité est une mesure intéressante des risques de défaillance du produit conçu dus aux incertitudes. L’estimation de la mesure de fiabilité, la probabilité de défaillance, nécessite un grand nombre d’appels aux modèles coûteux et deviennent donc inutilisable en pratique. Pour pallier ce problème, la métamodélisation est utilisée ici, et plus particulièrement les méthodes AK qui permettent la construction d’un modèle mathématique représentatif du modèle coûteux avec un temps d’évaluation beaucoup plus faible. Le premier objectif de ces travaux de thèses est de discuter des formulations mathématiques des problèmes de conception sous incertitudes. Cette formulation est un point crucial de la conception de nouveaux produits puisqu’elle permet de comprendre les résultats obtenus. Une définition des deux concepts de fiabilité et de robustesse est aussi proposée. Ces travaux ont abouti à une publication dans la revue internationale Structural and Multidisciplinary Optimization (Lelièvre, et al. 2016). Le second objectif est de proposer une nouvelle méthode AK pour l’estimation de probabilités de défaillance associées à des évènements rares. Cette nouvelle méthode, nommée AK-MCSi, présente trois améliorations de la méthode AK-MCS : des simulations séquentielles de Monte Carlo pour diminuer le temps d’évaluation du métamodèle, un nouveau critère d’arrêt sur l’apprentissage plus stricte permettant d’assurer le bon classement de la population de Monte Carlo et un enrichissement multipoints permettant la parallélisation des calculs du modèle coûteux. Ce travail a été publié dans la revue Structural Safety (Lelièvre, et al. 2018). Le dernier objectif est de proposer de nouvelles méthodes pour l’estimation de probabilités de défaillance en grande dimension, c’est-à-dire un problème défini à la fois par un modèle coûteux et un très grand nombre de variables aléatoires d’entrée. Deux nouvelles méthodes, AK-HDMR1 et AK-PCA, sont proposées pour faire face à ce problème et sont basées respectivement sur une décomposition fonctionnelle et une technique de réduction de dimension. La méthode AK-HDMR1 fait l’objet d’une publication soumise à la revue Reliability Engineering and Structural Safety le 1er octobre 2018.

Transport has always been one of the key components of urban life and its economic development. From the second half of the last century, the improvement in the average standard of living and the household equipment rate allowed the greatest number of people to access the journey by private vehicle. We therefore witnessed a race between the growth of road traffic and the quantitative and qualitative progress of roads. This quantity of actions generates problems with the fluidity of the traffic, hence the appearance of congestion.The congestion occurs today almost daily in road networks. It is source of waste of time, increase of the energy consumption, the nuisance and the deterioration of the environment. The solution to the problems of road congestion does not still pass by the increase of the investment in the infrastructures of transport. Indeed, the offer of grounds is exhausted and the development of the road infrastructure is expensive. Hence, the current trend is rather for a better use of the existing infrastructures. In particular, traffic lights play an important role in avoiding congestion. Indeed, the design of a better control of traffic lights has been the subject of several researches in order to improve the network circulation on a large scale.In this thesis, we are mainly interested in a work that prevents the congestion by forcing the number of vehicles to not exceed the lane capacities. After having described the network of intersections, we have realized a state of the art on the methods developed for the management and regulation of intersections. Next, we propose three control strategies that treat the control problem in different ways. The first one involves the theory of dissipative systems, the second one is to stabilize the system in the sense of Lyapunov around its nominal situation and the third one stabilizes it in finite time (during peak hours). These proposed controls respect the constraints on both state and control. In addition, they take into account the uncertainties in the system. Finally, the result of each strategy developed is presented by LMI in order to be solved by using the CVX tool under MATLAB. Besides, the performance of each control is evaluated by simulations.; Le transport a toujours été l'un des composants déterminants de la vie urbaine et de son développement économique. A partir de la seconde moitié du siècle dernier, l'amélioration du niveau de vie moyen et du taux d'équipement des ménages a permis au plus grand nombre d'accéder au déplacement par véhicule particulier. Nous avons donc assisté à une course entre la croissance du trafic routier et les progrès quantitatifs et qualitatifs de la voirie. Cette quantité d'actions génère des problèmes au niveau de la fluidité du trafic, d'où l'apparition de congestion.La congestion se produit aujourd'hui de façon quasi-quotidienne dans les réseaux routiers. Elle est source de perte de temps, augmentation de la consommation d'énergie, nuisance et détérioration de l'environnement. La solution aux problèmes de congestion routière ne passe pas toujours par l'augmentation de l'investissement dans les infrastructures de transport. En effet, l'offre de terrains est épuisée et le développement de l'infrastructure routière est coûteux. D'où, la tendance actuelle est plutôt à une meilleure utilisation des infrastructures existantes. En particulier, les feux de signalisation jouent un rôle important parmi les approches qui permettent d'éviter la congestion. En effet, la conception d'une meilleur commande des feux de signalisation a fait l'objet de plusieurs recherches afin d’améliorer la circulation au niveau du réseau à grande échelle.Dans ce mémoire, nous nous intéressons essentiellement à un travail en amont (action a priori) permettant d'éviter la congestion en forçant le nombre de véhicules à ne pas dépasser les capacités maximales des voies du réseau de transport. Après avoir décrire les réseaux de carrefours des feux, nous présentons d'une manière non exhaustive, les méthodes développées pour la gestion et la régulation des carrefours. Ensuite, nous proposons trois stratégies de contrôle qui traitent le problème de contrôle de manières différentes. La première fait appel à la théorie des systèmes dissipatifs, la deuxième consiste à stabiliser le système au sens de Lyapunov autour de sa situation nominale et la troisième le stabilise en temps fini (pendant les heures de pointe). Ces commandes proposées respectent les contraintes sur l'état et sur la commande et prennent en considération les incertitudes existantes dans le système. Finalement, l'existence des commandes proposées a été caractérisée par la faisabilité de certaines LMI en utilisant l'outil CVX sous MATLAB. De plus, les performances de chaque commande sont évaluées par des simulations.

Transport has always been one of the key components of urban life and its economic development. From the second half of the last century, the improvement in the average standard of living and the household equipment rate allowed the greatest number of people to access the journey by private vehicle. We therefore witnessed a race between the growth of road traffic and the quantitative and qualitative progress of roads. This quantity of actions generates problems with the fluidity of the traffic, hence the appearance of congestion.The congestion occurs today almost daily in road networks. It is source of waste of time, increase of the energy consumption, the nuisance and the deterioration of the environment. The solution to the problems of road congestion does not still pass by the increase of the investment in the infrastructures of transport. Indeed, the offer of grounds is exhausted and the development of the road infrastructure is expensive. Hence, the current trend is rather for a better use of the existing infrastructures. In particular, traffic lights play an important role in avoiding congestion. Indeed, the design of a better control of traffic lights has been the subject of several researches in order to improve the network circulation on a large scale.In this thesis, we are mainly interested in a work that prevents the congestion by forcing the number of vehicles to not exceed the lane capacities. After having described the network of intersections, we have realized a state of the art on the methods developed for the management and regulation of intersections. Next, we propose three control strategies that treat the control problem in different ways. The first one involves the theory of dissipative systems, the second one is to stabilize the system in the sense of Lyapunov around its nominal situation and the third one stabilizes it in finite time (during peak hours). These proposed controls respect the constraints on both state and control. In addition, they take into account the uncertainties in the system. Finally, the result of each strategy developed is presented by LMI in order to be solved by using the CVX tool under MATLAB. Besides, the performance of each control is evaluated by simulations.; Le transport a toujours été l'un des composants déterminants de la vie urbaine et de son développement économique. A partir de la seconde moitié du siècle dernier, l'amélioration du niveau de vie moyen et du taux d'équipement des ménages a permis au plus grand nombre d'accéder au déplacement par véhicule particulier. Nous avons donc assisté à une course entre la croissance du trafic routier et les progrès quantitatifs et qualitatifs de la voirie. Cette quantité d'actions génère des problèmes au niveau de la fluidité du trafic, d'où l'apparition de congestion.La congestion se produit aujourd'hui de façon quasi-quotidienne dans les réseaux routiers. Elle est source de perte de temps, augmentation de la consommation d'énergie, nuisance et détérioration de l'environnement. La solution aux problèmes de congestion routière ne passe pas toujours par l'augmentation de l'investissement dans les infrastructures de transport. En effet, l'offre de terrains est épuisée et le développement de l'infrastructure routière est coûteux. D'où, la tendance actuelle est plutôt à une meilleure utilisation des infrastructures existantes. En particulier, les feux de signalisation jouent un rôle important parmi les approches qui permettent d'éviter la congestion. En effet, la conception d'une meilleur commande des feux de signalisation a fait l'objet de plusieurs recherches afin d’améliorer la circulation au niveau du réseau à grande échelle.Dans ce mémoire, nous nous intéressons essentiellement à un travail en amont (action a priori) permettant d'éviter la congestion en forçant le nombre de véhicules à ne pas dépasser les capacités maximales des voies du réseau de transport. Après avoir décrire les réseaux de carrefours des feux, nous présentons d'une manière non exhaustive, les méthodes développées pour la gestion et la régulation des carrefours. Ensuite, nous proposons trois stratégies de contrôle qui traitent le problème de contrôle de manières différentes. La première fait appel à la théorie des systèmes dissipatifs, la deuxième consiste à stabiliser le système au sens de Lyapunov autour de sa situation nominale et la troisième le stabilise en temps fini (pendant les heures de pointe). Ces commandes proposées respectent les contraintes sur l'état et sur la commande et prennent en considération les incertitudes existantes dans le système. Finalement, l'existence des commandes proposées a été caractérisée par la faisabilité de certaines LMI en utilisant l'outil CVX sous MATLAB. De plus, les performances de chaque commande sont évaluées par des simulations.

This D.Sc. thesis proposes new perspectives for modeling drill string torsional dynamics under uncertainties. This work develops a novel stochastic hysteretic (nonreversible) bit-rock interaction model. Firstly, a new nominal interaction model, which depends not only on the bit speed, but also on the bit acceleration is developed. Then, a new stochastic model for the bit-rock interaction, taking into account the inherent fluctuations during the drilling, is also proposed. Furthermore, here a new test-rig is proposed to analyze drill string dynamics and bit-rock interaction, which is able to reproduce stick-slip phenomena while drilling a rock sample using standard masonry bits, as well as to validate bit-rock interaction models. An original strategy for modeling uncertainties globally, based on terms of the nonparametric probabilistic approach, considering a simple torsional model for a drill string, is also proposed herein. This strategy allows to control the dispersion level of each interior and interface DOFs of each drill string substructure independently, which can provide more information to improve the operational safety; This D.Sc. thesis proposes new perspectives for modeling drill string torsional dynamics under uncertainties. This work develops a novel stochastic hysteretic (nonreversible) bit-rock interaction model. Firstly, a new nominal interaction model, which depends not only on the bit speed, but also on the bit acceleration is developed. Then, a new stochastic model for the bit-rock interaction, taking into account the inherent fluctuations during the drilling, is also proposed. Furthermore, here a new test-rig is proposed to analyze drill string dynamics and bit-rock interaction, which is able to reproduce stick-slip phenomena while drilling a rock sample using standard masonry bits, as well as to validate bit-rock interaction models. An original strategy for modeling uncertainties globally, based on terms of the nonparametric probabilistic approach, considering a simple torsional model for a drill string, is also proposed herein. This strategy allows to control the dispersion level of each interior and interface DOFs of each drill string substructure independently, which can provide more information to improve the operational safety.

Med Inn Local - Innovations autour de la valorisation des spécificités locales dans les arrière-pays méditerranéens est un projet ANR qui a débuté en octobre 2013 pour une durée de 4 ans. "Regards croisés sur l’apiculture entre Corse et Maroc". Le réseau Abeilles et Sociétés étudie les mondes apicoles en France principalement, mais aussi en Europe et dans le monde. Son approche est interdisciplinaire.; Vers une approche territoriale de l’apiculture. Abeilles, apicultures, apiculteurs : des mondes en mouvement - Musée de l'homme

Nowadays, the assessment of the risks associated with the incorporation of radionuclides and the resulting development of radiological protection standards are mainly based on the results of the epidemiological monitoring of populations exposed to external ionizing radiation. The analogies and extrapolations used in this process are surrounded by uncertainties. In order to be able to evaluate the validity of the assumptions adopted in this context by the International Commission on Radiological Protection (ICRP), it is necessary to conduct new epidemiological studies in populations exposed to internal emitters. This is particularly the case for uranium exposures, whose potential health effects remain poorly characterized. Moreover, while the carcinogenic effects of ionizing radiation are established and increasingly well characterized, the hypothesis of an effect of low doses of ionizing radiation on the development of diseases of the circulatory system has been suggested recently, and requires to be evaluated thoroughly.The aim of this PhD thesis project is to improve the knowledge of the health effects of chronic internal exposure to low doses of ionizing radiation, particularly due to internal contamination by uranium, in support of the evaluation and if necessary to the consolidation of international radiation protection standards.The PhD thesis project includes three axes:- Analysis of mortality in a new cohort of 1,300 workers employed by uranium-milling companies, by comparison with the mortality of general French population by computing standardized mortality ratios.- Analysis of the association between dose (internal and external) and mortality from cancer and cardiovascular diseases in a cohort of 4,000 uranium workers: classical statistical analysis (frequentist) included detailed exploration of the impact of potential confounding factors rarely available in other cohorts of nuclear workers (e.g.: obesity, smoking, blood pressure)- Development of a Bayesian hierarchical approach allowing to account for uncertainties induced by the estimation of internal dose from radiotoxicological measurement that are strongly left-censored (i.e., lower than a threshold) in radiation-induced risk estimates, based on this dose.; A ce jour, l’évaluation des risques associés à l’incorporation de radionucléides et l’élaboration des normes de radioprotection en résultant sont principalement basées sur les résultats du suivi épidémiologique de populations exposées aux rayonnements ionisants par voie externe. Les analogies et extrapolations employées dans cette démarche sont entourées d’incertitudes. Afin de pouvoir évaluer la validité des hypothèses retenues dans ce cadre par la Commission Internationale de Protection Radiologique, il est nécessaire de réaliser de nouvelles études épidémiologiques au sein de populations exposées à des émetteurs internes. C’est notamment le cas pour ce qui concerne les expositions à l’uranium, dont les effets sanitaires potentiels demeurent mal caractérisés. Par ailleurs, alors que les effets cancérigènes des radiations ionisantes sont établis et de mieux en mieux caractérisés, l’hypothèse d’un effet de faibles doses de rayonnements ionisants sur le développement de maladies de l’appareil circulatoire a été émise récemment, et demande à être évaluée de manière approfondie.L’objectif de cette thèse est de contribuer à améliorer la connaissance des effets sanitaires des expositions chroniques à de faibles doses de rayonnements ionisants, en particulier du fait de contamination internes par l’uranium, en support à l’évaluation et si nécessaire à la consolidation des normes internationales de radioprotection.La thèse s’articule autour de trois axes:- L’analyse de la mortalité dans une cohorte de 1300 travailleurs d’usines de traitement du minerai d’uranium (F-MILLERS), par comparaison avec la mortalité de la population générale française par calcul de rapports de mortalité standardisés.- L’analyse de l’association entre la dose (interne et externe) et la mortalité par cancers et maladies cardiovasculaires dans une cohorte de 4000 travailleurs de l’uranium: Analyse statistique classique (fréquentiste) incluant une exploration détaillée de l’impact de potentiels facteurs confondants individuels rarement disponibles dans d’autres cohortes de travailleurs du nucléaire (ex: obésité, tabagisme, tension artérielle).- Le développement d’une approche hiérarchique bayésienne permettant de tenir compte des incertitudes engendrées par l’estimation de la dose interne à partir de mesures radiotoxicologiques fortement censurées à gauche (i.e., inférieures à un seuil) dans l’estimation de risques sanitaires radio-induits, basée sur cette dose.

International audience; Le travail présenté ici propose une procédure d’estimation des incertitudes pour des mesures type PIV basée sur la méthode GUM (Guide to the expression of Uncertainly in Measurement). La démarche proposée par le GUM normalise la façon de propager les incertitudes lorsque l’on dispose d’un modèle mathématique reliant la grandeur mesurée aux variables permettant sa détermination et qui représentent les sources d’incertitudes. Pour la détermination des incertitudes, relativement peu d’articles traitent du processus de mesure et suivent une procédure établie. La source d’erreur la plus étudiée, est celle provenant des algorithmes. Dans cette étude, une procédure détaillée d’estimation des incertitudes est présentée. Cette procédure est appliquée à des deux configurations de mesure 2D afin d’obtenir des cartes d’incertitude sur les champs de vitesse instantanés.

The development of additive manufacturing allows structures with highly complex shapes to be produced. Complex lattice shapes are particularly interesting in the context of lightweight structures. However, although the use of this technology is growing in numerous engineering domains, this one is not enough matured and the correlations between the experimental data and deterministic simulations are not obvious. To take into account observed variations of behavior, multiparametric approaches are nowadays efficient solutions to tend to robust and reliable designs. The aim of this thesis is to integrate material and geometric uncertainty, experimentally quantified, in buckling analyses. To achieve this objective, different surrogate models, based on regression and correlation techniques as well as different reduced order models have been first evaluated to reduce the prohibitive computational time. The selected projections rely on modes calculated either from Proper Orthogonal Decomposition, from homotopy developments or from Taylor series expansion. Second, the proposed mathematical model is integrated in fuzzy and probabilistic analyses to estimate the evolution of the critical buckling load for lattice structures., Le développement de la fabrication additive permet d'élaborer des pièces de forme extrêmement complexes, en particulier des structures alvéolaires ou "lattices", où l'allégement est recherché. Toutefois, cette technologie, en très forte croissance dans de nombreux secteurs d'activités, n'est pas encore totalement mature, ce qui ne facilite pas les corrélations entre les mesures expérimentales et les simulations déterministes. Afin de prendre en compte les variations de comportement, les approches multiparamétriques sont, de nos jours, des solutions pour tendre vers des conceptions fiables et robustes. L'objectif de cette thèse est d'intégrer des incertitudes matérielles et géométriques, quantifiées expérimentalement, dans des analyses de flambement. Pour y parvenir, nous avons, dans un premier temps, évalué différentes méthodes de substitution, basées sur des régressions et corrélations, et différentes réductions de modèles afin de réduire les temps de calcul prohibitifs. Les projections utilisent des modes issus soit de la décomposition orthogonale aux valeurs propres, soit de développements homotopiques ou encore des développements de Taylor. Dans un second temps, le modèle mathématique, ainsi créé, est exploité dans des analyses ensemblistes et probabilistes pour estimer les évolutions de la charge critique de flambement de structures lattices.

The development of additive manufacturing allows structures with highly complex shapes to be produced. Complex lattice shapes are particularly interesting in the context of lightweight structures. However, although the use of this technology is growing in numerous engineering domains, this one is not enough matured and the correlations between the experimental data and deterministic simulations are not obvious. To take into account observed variations of behavior, multiparametric approaches are nowadays efficient solutions to tend to robust and reliable designs. The aim of this thesis is to integrate material and geometric uncertainty, experimentally quantified, in buckling analyses. To achieve this objective, different surrogate models, based on regression and correlation techniques as well as different reduced order models have been first evaluated to reduce the prohibitive computational time. The selected projections rely on modes calculated either from Proper Orthogonal Decomposition, from homotopy developments or from Taylor series expansion. Second, the proposed mathematical model is integrated in fuzzy and probabilistic analyses to estimate the evolution of the critical buckling load for lattice structures.; Le développement de la fabrication additive permet d'élaborer des pièces de forme extrêmement complexes, en particulier des structures alvéolaires ou "lattices", où l'allégement est recherché. Toutefois, cette technologie, en très forte croissance dans de nombreux secteurs d'activités, n'est pas encore totalement mature, ce qui ne facilite pas les corrélations entre les mesures expérimentales et les simulations déterministes. Afin de prendre en compte les variations de comportement, les approches multiparamétriques sont, de nos jours, des solutions pour tendre vers des conceptions fiables et robustes. L'objectif de cette thèse est d'intégrer des incertitudes matérielles et géométriques, quantifiées expérimentalement, dans des analyses de flambement. Pour y parvenir, nous avons, dans un premier temps, évalué différentes méthodes de substitution, basées sur des régressions et corrélations, et différentes réductions de modèles afin de réduire les temps de calcul prohibitifs. Les projections utilisent des modes issus soit de la décomposition orthogonale aux valeurs propres, soit de développements homotopiques ou encore des développements de Taylor. Dans un second temps, le modèle mathématique, ainsi créé, est exploité dans des analyses ensemblistes et probabilistes pour estimer les évolutions de la charge critique de flambement de structures lattices.