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    Développement et validation d’un outil numérique de prédiction de l’indice d’isolement acoustique aux bruits d’impact

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    Ce mémoire présente une approche basée sur la méthode des matrices de transfert (TMM) pour la modélisation du bruit d'impact dans les structures. L'objectif est de développer un modèle précis et robuste pour prédire le niveau sonore d’une structure multicouche excitée par une machine à chocs standard. Le mémoire se compose d’une introduction générale, d’une revue de la littérature sur le bruit d’impact et les méthodes de modélisation existantes, ainsi que de chapitres détaillant la modélisation de la puissance injectée par la machine à chocs standard et trois méthodes de prédiction du bruit d’impact de structures multicouches : la méthode énergétique, la TMM et une méthode combinant l’approche modale et la TMM. Des calculs numériques (éléments finis) et des mesures expérimentales sont utilisés pour comparer les méthodes susmentionnées. En particulier, le modèle TMM s'est avéré fiable pour prédire l’isolement aux bruits d’impact dans les bâtiments

    Caractérisation des discontinuités dans le massif rocheux par combinaison de mesures de diagraphies soniques et électriques

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    La présence de discontinuités dans un massif rocheux a un impact significatif sur la stabilité et la résistance mécanique de ce dernier, ainsi que sur la sécurité et la conception de projets impliquant la roche. Dans cette thèse, nous chercherons à caractériser les propriétés des discontinuités, directement dans le massif, par l’utilisation de mesures diagraphiques classiques, avec les sondes Fullwave (FWS) et sonde électrique normale (DN). Le but ultime est de mieux comprendre leur impact sur le comportement du massif et de prendre des décisions éclairées en matière de construction, d'exploitation minière et de gestion des risques géologiques. Dans cette optique, cette thèse propose une nouvelle méthodologie de caractérisation des propriétés géométriques (ouverture, longueur) et physiques (vitesse de compression, vitesse de cisaillement, masse volumique, résistivité) des discontinuités en combinant les réponses de deux techniques. Les deux outils ont montré leur potentiel de détecter les discontinuités, ainsi que leurs limites à caractériser ces propriétés. La complémentarité des données électriques (DN) et acoustiques (FWS) est exploitée pour surmonter les limites de chaque méthode et bénéficier de leurs caractéristiques distinctes en termes de volume d'investigation, de propriétés détectées et de résolution. Pour cela, les réponses des deux outils sont combinées dans le but de caractériser les propriétés des discontinuités de manière non destructive. Cette thèse repose sur une première approche numérique qui consiste à modéliser la réponse de deux outils de diagraphie (FWS et DN) face à la présence d'une discontinuité idéale et isolée dans un massif rocheux. Sur la base de l’étude de sensibilité réalisée, cette approche a permis de définir des facteurs de perte acoustique (liés à l'atténuation et au retard des ondes de compression et de cisaillement) et électrique (liés à la diminution de la résistivité). Une base de données numériques de 880 cas issue de l’étude paramétrique, est construite. Des techniques de régressions multiples non linéaires et de réseaux de neurones ont été comparées pour créer des modèles prédictifs visant à diagnostiquer les différentes propriétés de la discontinuité. Les résultats sont ensuite confrontés à une validation expérimentale sur des données réelles réalisées sur un site de calibration à Bells Corners (Ottawa, Ontario, Canada). Les résultats attestent du potentiel de l’approche pour évaluer l’ouverture de la discontinuité à un niveau de précision d’ordre centimétrique.Abstract : The presence of discontinuities in a rock mass has a significant impact on its stability, mechanical resistance, as well as stability of structures laid on hard rock. The purpose of this research is to investigate these discontinuities with borehole logging techniques in an attempt to better understand their impact on the behavior of the rock mass and to propose an appropriate guideline for construction, mining operations, and geological risk management. In this regard, this thesis proposes a new methodology to characterize the geometric (opening, length) and physical (compression velocity, shear velocity, density, resistivity) properties of discontinuities by combining the responses of two wireline logging techniques, namely [Fullwave Sonic (FWS) and Normal Electrical Resistivity (DN) probes]. These two tools have shown potential in detecting discontinuities, as well as their limitations in characterizing these properties. Therefore, the objective is to combine the response of both tools to overcome the limitations of each method and benefit from their distinct characteristics in terms of investigation volume, detected properties, and resolution, to accurately characterize the properties of discontinuities. The thesis is based on a numerical approach that models the response of two logging tools (FWS and DN) in the presence of an ideal and isolated discontinuity in a rock mass. This approach defines acoustic loss factors (related to the attenuation and delay of compression and shear waves) and electrical loss factors (related to the decrease in resistivity) and evaluates their sensitivity to the geometric, mechanical, and electrical properties of a filled discontinuity. By conducting a parametric study, a numerical database of 880 cases was built, and techniques such as multiple nonlinear regression and neural networks were used to create predictive models aimed to characterize various properties of the discontinuity. Real FWS and DN log measurements from the Bells Corners calibration site (in Ottawa, Ontario, Canada) were used to validate the developed method. These promising results demonstrate a high potential for identifying discontinuity aperture with centimeter precision

    La poids de l’Histoire sur la Physique : Quelques propositions pour un enseignement plus efficace

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    Lorsque l\u27on apprend la physique, on suit un chemin qui ressemble beaucoup au parcours historique de la genèse de cette science : on fait des détours, on franchit des obstacles superflus et on répète des erreurs, on apprend des concepts inappropriés et on utilise des méthodes dépassées. Dans ce livre, ces "héritages" sont présentés et analysés dans plus de 200 articles individuels. Tous les articles ont la même structure : 1. objet, 2. défauts, 3. origine, 4. élimination. Ces articles ont été publiés à l\u27origine sous forme de colonnes dans divers magazines. C\u27est pourquoi nous avons essayé de les rédiger d\u27une manière facilement compréhensible. Certains peuvent également les qualifier de quelque peu irrévérencieux

    Modelisation d ecoulements complexes pour des applications aerospatiales

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    This document reports (in French) some achievements performed in the frame of computational fluid dynamics applied to aerospace applications. Different physical issues have been tacled out during several studies focusing on turbulent jets, single phase approach of cryogenic sprays for rocket engines, flows around complex geometries, and hypersonic entry. For each of the different application studied a chapter detailed the related issues and the approach developed. At the end an appraisal for the different topic investigated is done, and potential directions for future activities proposed. This document gives also the state-of-the-art for different aerospace applications in the mid- 2000.Comment: in French languag

    Commande d’un Convertisseur Multicellulaire pour une Application de Véhicule Électrique

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    Les convertisseurs à forte densité de puissance et à haut rendement deviennent de plus en plus intéressants dans l'industrie des véhicules électriques. Ce rapport de thèse présente un convertisseur multicellulaire parallèle CC-CC à haute densité de puissance et à haut rendement. Une topologie Buck à trois cellules connectées en parallèle et non-isolé a été choisie pour le convertisseur envisagé dans ce travail, est rendue nécessaire de par la caractéristique basse tension-fort courant des composants électroniques. Ce travail est consacré à la modélisation, la commande et à la supervision par simulation d'un convertisseur CC-CC multicellulaire associé en parallèle de type Buck pour une application de véhicule électrique. La mise en place de stratégies de commande sur ces architectures multicellulaires passe par une première étape de modélisation. Cette étape permet de retrouver les relations entre les variables à contrôler et les ordres de commande de toutes les cellules de commutation. Les stratégies appliquées dans ce projet, sont basées sur des approches non linéaires ainsi que sur la commande adaptative. Dans la deuxième partie de cette thèse, nous présentons l’implantation de ces stratégies dans l’environnement MATLAB®/ SIMULINK ™ afin de valider leur performance sur les convertisseurs multicellulaires parallèle pour une application de véhicule électrique. Après avoir testé le convertisseur, les résultats de simulation obtenus, ont été analysés sur la base du fonctionnement en régime permanent et dynamique, et ont démontré la supériorité de la topologie adoptée en termes d’efficacité énergétique par rapport aux convertisseurs conventionnels. Toutes les formes d'onde se sont avérées très proches de la théorie et des spécifications. L’association en parallèle des cellules de commutation a montré un rendement élevé et un bon partage du courant entre ses cellules. Un rendement d'environ 95% a été trouvé dans le mode de fonctionnement Buck, à la condition nominale. Ce convertisseur peut être utilisé dans un véhicule électrique pour interfacer des charges auxiliaires avec la batterie 12V

    Identification and modeling of ground instabilities by geophysical methods and python-based tools: case of the city of Fez (Morocco) and the Sierra de Gador (Spain)

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    [SPA] La tesis propuesta viene a resolver los problemas relacionados con la detección y la localización de zonas inestables en medio urbano (Tghat Fès, Sefrou, Bhalil en Marruecos, y la zona de Sierra de Gádor en España), especialmente para investigación de cavidades, deslizamientos de terrenos y las formaciones cársticas. El estudio geológico detallado de las cuatro zonas ha permitido localizar los principales sectores más susceptibles al riesgo de inestabilidad en base a la litología y sobre los indicios de superficie. Los indicios en la región de Tghat son formas de fisuración de superficie, mientras que los sitios de Bhalil y Sefrou representan la presencia de cavidades de origen antrópico o natural en base a fenómenos de carstificación, y la presencia de dolinas de origen cárstico en la zona de estudio de la Sierra de Gádor. En este trabajo, diferentes métodos geofísicos han sido empleados para la detección y la investigación de cavidades, deslizamientos del terreno y de formas cársticas en zonas urbanas. Estos métodos consisten en el método de tomografía eléctrica (ERT, de eletrical resistivity tomography method), el método de sondeo eléctrico vertical (VES, de vertical electrical sounding method), el método georradar (GPR de ground penetrating radar method) y el método de tomografía sísmica de refracción (SRT de seismic refraction tomography method). Los resultados de los métodos geofísicos han sido presentados bajo la forma de secciones de resistividad 1D, 2D y 3D, de radargramas y de tomogramas sísmicos, facilitando información detallada sobre las variaciones de las propiedades físicas de las estructuras subterráneas. El tratamiento e interpretación de los datos ha permitido la determinación de las variaciones espaciales y de señalar numerosas zonas que pueden ser consideradas como zonas de alto riesgo, especialmente por el peligro de deslizamiento en la zona de Tghat con la localización de numerosas anomalías asociadas con la presencia de cavidades en el seno de formaciones margosas. Las técnicas eléctricas han permitido de localizar cavidades de origen cárstico, así como zonas de fracturación y de fisuración prolongadas en el seno de las formaciones carbonatadas en Sefrou. En la zona de estudio de Bhalil, el GPR se ha revelado muy eficaz para la detección de cavidades antrópicas abandonadas en el seno de la antigua medina. Finalmente, la tomografía eléctrica combinada con la sísmica de refracción ha demostrado ser un método eficaz para detectar formas de subsidencia asociadas a la presencia de dolinas en la región de la Sierra de Gádar (Almería, España). Por otro lado, el empleo de Python para la modelización se ha combinado con el estudio geológico y los métodos geofísicos con el fin de detectar y de investigar las zonas inestables en ambientes urbanos. Esta metodología directa de modelización es empleada para simular las condiciones del subsuelo en las zonas de estudio con la ayuda de programas de ordenador de código abierto tales como pyGIMLi y pyBERT. Gracias a esta simulación, es posible de predecir la respuesta de diferentes técnicas geofísicas a las condiciones específicas del sitio de estudio, permitiendo así de seleccionar las técnicas más apropiadas para las condiciones específicas del sitio y de optimizar la concepción del diseño de los dispositivo de medida así como los parámetros de adquisición de los datos para futuras campañas de campo. Con la integración de la modelización directa con los métodos geofísicos, el objetivo de esta tesis es la de mejorar la precisión, eficacia y la flexibilidad de la tomografía subterránea para la detección y la investigación de las cavidades, los deslizamientos del terreno y de las formas cársticas en las zonas urbanas. [ENG] The proposed thesis aims to solve problems related to the detection and localization of unstable areas in urban zones (Tghat Fes, Sefrou, Bhalil in Morocco, and the Sierra de Gádor area in Spain), in particular for cavity monitoring, landslides and karst forms. The detailed geological study of the four zones made it possible to locate the main sectors most susceptible to the risk of instability, based on the lithology and on surface indicators. The indices in the region of Tghat are forms of surface cracking, while the sites of Bhalil and Sefrou represent the presence of cavities of anthropic or natural origin due to the phenomenon of karstification, and the presence of doline of karstic origin. in the site of Sierra de Gádor. In this report, different geophysical methods were used for the detection and monitoring of cavities, landslides, and karst forms in urban areas. These methods include ERT (electrical tomography), VES (vertical electrical sounding), GPR (ground penetrating radar) and SRT (seismic refractive tomography). The results of the geophysical methods were presented in the form of 1D, 2D and 3D resistivity sections, radargrams and tomograms, providing detailed information on the variation of physical properties of underground structures. The processing and interpretation of the data made it possible to determine the spatial variations and to highlight several areas which can be considered as high-risk areas, in particular related to landslide risk in the Tghat area with the location of several anomalies correlated with the presence of cavities within marly formations. Electrical techniques have made it possible to locate cavities of karstic origin as well as zones of fracturing and prolonged fissuring within carbonate formations at Sefrou site. Thus, at the Bhalil site, the GPR proved to be very effective in detecting abandoned anthropic cavities within the old medina. Finally, electrical tomography combined with seismic refraction has proven to be an effective method for detecting forms of subsidence related to the presence of sinkholes in the Sierra de Gádor region. Furthermore, the use of Python for modeling is combined with geological survey and geophysical methods to detect and monitor unstable areas in urban environments. This direct modeling approach is used to simulate subsurface conditions at study sites using open-source software such as pyGIMLi and pyBERT. Through this simulation, it is possible to predict the response of different geophysical techniques to specific site conditions. Thus, it is possible to select the most appropriate techniques for the specific site conditions and to optimize the survey design as well as the data acquisition parameters for future campaigns. By integrating direct modeling with geophysical methods, the objective of this thesis is to improve the accuracy, efficiency, and flexibility of subsurface imagery for the detection and monitoring of cavities, landslides and landforms. karst in urban areas. [FRE] La thèse proposée vise à résoudre les problèmes liés à la détection et à la localisation de zones instables en milieu urbain (Tghat Fès, Sefrou, Bhalil au Maroc, et la zone de Sierra de Gádor en Espagne), notamment pour la surveillance des cavités, des glissements de terrain et des formes karstiques. L'étude géologique détaillée des quatre zones a permis de localiser les principaux secteurs les plus susceptibles au risque d'instabilité en se basant sur la lithologie et sur des indices de surface. Les indices dans la région de Tghat sont des formes de fissuration de surface, tandis que les sites de Bhalil et Sefrou représentent la présence de cavités d'origine anthropique ou naturelle en raison du phénomène de karstification, et la présence de dolines d’origine karstique dans le site de Sierra de Gádor. Dans ce rapport, différentes méthodes géophysiques ont été utilisées pour la détection et la surveillance des cavités, des glissements de terrain et des formes karstiques dans les zones urbaines. Ces méthodes comprennent l'ERT (tomographie électrique), le VES (sondage électrique vertical), le GPR (radar à pénétration de sol) et le SRT (tomographie sismique à réfraction). Les résultats des méthodes géophysiques ont été présentés sous forme de sections de résistivité 1D, 2D et 3D, de radargrammes et de tomogrammes, fournissant des informations détaillées sur la variation des propriétés physiques des structures souterraines. Le traitement et l'interprétation des données ont permis de déterminer les variations spatiales et de souligner plusieurs zones qui peuvent être considérées comme des zones à haut risque, notamment pour le danger de glissement dans la zone de Tghat avec la localisation de plusieurs anomalies corrélées avec la présence de cavités au sein de formations marneuses. Les techniques électriques ont permis de localiser des cavités d'origine karstique ainsi que des zones de fracturation et de fissuration prolongées au sein de formations carbonatées à Sefrou. Au site de Bhalil, le GPR s'est révélé très efficace pour la détection de cavités anthropiques abandonnées au sein de l'ancienne médina. Enfin, la tomographie électrique combinée à la sismique à réfraction s'est avérée être une méthode efficace pour détecter des formes de subsidence liées à la présence de dolines dans la région de Sierra de Gádor.En outre, l'utilisation de Python pour la modélisation est combinée avec l'étude géologique et les méthodes géophysiques afin de détecter et surveiller les zones instables dans les environnements urbains. Cette approche directe de modélisation est utilisée pour simuler les conditions du sous-sol des sites d'étude à l'aide de logiciels open source tels que pyGIMLi et pyBERT. Grâce à cette simulation, il est possible de prédire la réponse de différentes techniques géophysiques aux conditions spécifiques du site, permettant ainsi de sélectionner les techniques les plus appropriées pour les conditions spécifiques du site et d'optimiser la conception du levé ainsi que les paramètres d'acquisition de données pour les futures campagnes. En intégrant la modélisation directe avec les méthodes géophysiques, l'objectif de cette thèse est d'améliorer la précision, l'efficacité et la flexibilité de l'imagerie souterraine pour la détection et la surveillance des cavités, des glissements de terrain et des formes karstiques dans les zones urbaines.Escuela Internacional de Doctorado de la Universidad Politécnica de CartagenaUniversidad Politécnica de CartagenaPrograma de Doctorado en Tecnología y Modelización en Ingeniería Civil, Minera y Ambienta

    Effets de la stimulation électrique transcrânienne à courant alternatif sur les régions sensorimotrices

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    Thèse de doctorat présentée en vue de l'obtention du doctorat en psychologie - recherche intervention, option neuropsychologie clinique (Ph.D)Les oscillations endogènes cérébrales sont associées à des fonctions cognitives spécifiques et jouent un rôle important dans la communication entre les différentes régions corticales et sous-corticales. Les rythmes alpha (8-12 Hz) et bêta (13-30 Hz) ont été observés de façon dominante dans les aires sensorimotrices, avec des moyennes de fréquence autour de 10 et 20 Hz, et jouent un rôle dans les fonctions motrices. Ces oscillations cérébrales peuvent être entrainées par une stimulation externe, notamment par la stimulation électrique transcrânienne par courant alternatif (SEtCA). Ainsi, la SEtCA de 10 et 20 Hz a un effet sur certaines mesures physiologiques comme l’excitabilité corticospinale et la puissance des oscillations via la stimulation magnétique transcrânienne (SMT) et l’électroencéphalogramme (EEG), respectivement. Toutefois, les effets post-stimulation sont variables et parfois incohérents. De plus, à ce jour, aucune étude n’a mesuré les effets physiologiques d’une stimulation bilatérale sensorimotrice tant sur l’activité locale que sur l’interaction entre les deux aires sensorimotrices. Les articles composant le présent ouvrage visent à explorer les effets post-stimulation de deux fréquences de stimulation, soit 10 Hz et 20 Hz, sur les régions sensorimotrices à l’aide d’un montage SEtCA bilatéral. Ce travail de recherche s’est effectué à travers une revue de la littérature ainsi que deux études avec des paramètres méthodologiques relativement similaires, mais avec des mesures différentes et complémentaires de SMT et d’EEG. L’article 1 sert d’assise à la pertinence de l’évaluation de la connectivité entre le cortex moteur et les différentes aires du cerveau. Cet excursus recense et décrit les différents protocoles de stimulation magnétique pairée qui ont été développés au cours des dernières années afin d’évaluer la connectivité effective entre les aires sensorimotrices du cerveau. L’article 2 montre que la SEtCA bilatérale à 10 Hz a permis de réduire l’excitabilité corticospinale via la SMT après la stimulation. La fréquence bêta de 20 Hz n’a cependant mené à aucun changement. De plus, la SEtCA n’a pas modulé de façon significative les mesures d’interaction entre les régions sensorimotrices, telles l’inhibition interhémisphérique et les mouvements miroirs physiologiques. Dans l’article 3, les résultats démontrent que la SEtCA bilatérale à 10 et 20 Hz appliquée sur les aires sensorimotrices peut modifier la puissance des oscillations alpha et bêta après la stimulation. Notons que les résultats étaient associés à une variabilité interindividuelle qui est également rapportée dans la littérature. Ces résultats peuvent avoir des implications dans la conception de protocoles visant à induire des changements persistants dans l'activité cérébrale.Endogenous brain oscillations are associated with specific cognitive functions and are known to have an important role in regimenting communication between cortical and subcortical areas. Alpha (8-12 Hz) and beta (13-30 Hz) rhythms have been observed predominantly in sensorimotor areas, with averages around 10 and 20 Hz, and are believed to play a role in motor functions. These cerebral oscillations can be entrained by external stimulation, in particular by transcranial alternating current stimulation (tACS). Thus, tACS has shown an impact on certain physiological measures such as corticospinal excitability and the power of oscillations via transcranial magnetic stimulation (TMS) and electroencephalogram (EEG), respectively. However, the after-effects are variable and incoherent. In addition, to date no study has measured the physiological effects of a bilateral sensorimotor stimulation montage on both local activity and the interaction between the two sensorimotor areas. Thus, the studies included in the present thesis aim to explore the after-effects of two stimulation frequencies, 10 Hz and 20 Hz, on sensorimotor regions using a bilateral montage. This research was carried out through a review of the literature as well as two methodological studies with relatively similar parameters, but using different and complementary measures of TMS and EEG. Article 1 provides a basis for the relevance of assessing the connectivity between the motor cortex and different areas of the brain. This excursus identifies and describes the different paired magnetic stimulation protocols that have been developed in recent years to assess the effective connectivity between sensorimotor areas of the brain. Study 2 shows that bilateral 10 Hz tACS significantly reduced corticospinal excitability via TMS after stimulation. However, the 20 Hz frequency did not lead to any change. In addition, tACS did not significantly modulate measures of interaction between sensorimotor regions, such as interhemispheric inhibition and physiological mirror movements. In study 3, the results failed to demonstrate reliably that bilateral tACS at 10 and 20 Hz administered over sensorimotor areas could modulate offline alpha and beta oscillations power at the stimulation site. Note that the results were associated with inter-individual variability, which is also reported in the literature. These findings may have implications for the design and implementation of future protocols aiming to induce sustained changes in brain activity

    Développement d'un modèle permettant de prédire la durée de vie d'une structure en composite tissé présentant un défaut interne

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    Ce projet de maîtrise présente le développement d’un modèle permettant de prédire la durée de vie d’une structure en composite tissé présentant un défaut interne, à l’aide notamment de la technique de monitorage par émissions acoustiques (EA). Ce travail s’inscrit dans le projet de recherche CRIAQ-COMP 407 “Limites de croissance des défauts dans les composites” dont le but est le développement de méthodes expérimentales et numériques permettant de déterminer l’initiation de la délamination et des fissures en fatigue sous conditions environnementales variées. Ce modèle se base notamment sur deux étapes principales : la réalisation d’essais expérimentaux de mécanique de la rupture permettant de générer des critères de rupture en quasi-statique et en fatigue, et le développement d’un modèle par éléments finis permettant de prédire le comportement à la rupture autour d’un défaut artificiel. Les essais expérimentaux ont été réalisés sous différentes conditions environnementales afin de créer un modèle de prédiction pour chacune d’entre elles. Le modèle a ensuite été comparé aux résultats obtenus expérimentalement sur les mêmes échantillons. Ce mémoire est organisé en quatre chapitres. Le premier constitue une introduction à la problématique de recherche et présente le contexte global. Le second présente un état de l’art détaillé traitant notamment du comportement des matériaux composites en quasi-statique et en fatigue et des méthodes de caractérisation et de prédiction de la rupture. Sont aussi abordées toutes les méthodes inhérentes à la technologie de monitorage par émission acoustique (EA), l’analyse et le traitement des signaux d’EA, et leurs applications pour identifier les mécanismes de rupture. Le troisième chapitre présente les résultats obtenus au cours du développement du modèle de prédiction. Dans un premier temps, le détail des configurations est donné sur les différents échantillons utilisés au cours de ces travaux. Ensuite, les critères de rupture obtenus en quasi-statique et en fatigue, ainsi que la démarche utilisée pour les établir sont présentés. Le développement du modèle numérique fait également l’objet d’une section, et enfin les résultats de la prédiction sont présentés dans une dernière section et comparés aux résultats obtenus expérimentalement. Enfin, le dernier chapitre présente la conclusion générale de ce travail de recherche et présente la perspective des futurs travaux.Abstract : This master thesis presents the development of a fatigue life prediction model for a plain weave composite structure with an embedded flaw, using the acoustic emission monitoring technique (AE). This works is part of the CRIAQ-COMP 407 research project, aiming to develop this prediction model. This model is based on two main analysis steps: failure experimental tests, generation of quasi-static and fatigue failure criteria, and the development of a finite element numerical model to predict the failure comportment around the artificial flaw. Experimental tests were done under various environmental conditions to create a prediction model for each one of them. The prediction model was then compared with the results obtained from experimental tests with the same samples and under the same loading (tension-tension) conditions. This thesis is organized into four chapters. The first Chapter is an introduction to the research context and presents the CRIAQ-COMP 407 project in detail. The second Chapter is a literature review, including the composite materials comportment under quasi-static and fatigue loading, the ways in which the characterization of such composites is done, and how to predict the failure. The acoustic emission monitoring technique is also presented, including the acoustic emission signals processing and their use to identify the failure mechanisms. The third one presents all the results obtained during the prediction model development. First, all the details about the configurations of samples used during tests are given. Then, all failure criteria obtained during quasi-static and fatigue tests are presented. The development of the numerical model is then addressed, and finally the results of the prediction model are given in the last section, then compared with the experimental results. The last Chapter is a general conclusion of this research work and gives the future perspective of this project

    Rêves et réactivation de la mémoire : fenêtre sur la consolidation de la mémoire durant le sommeil

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    Le sommeil joue un rôle important dans la consolidation de la mémoire. Les expériences nouvellement acquises à l’éveil sont réactivées spontanément durant le sommeil, un processus qui aiderait à consolider et intégrer la mémoire à plus long terme. Il a été suggéré que ces réactivations de mémoire se reflétaient, du moins partiellement, dans le contenu des rêves et que les rêves pouvaient jouer un rôle actif dans la consolidation de la mémoire. L'objectif général de cette thèse de doctorat est ainsi d'évaluer si et comment le rêve est impliqué dans le traitement de la mémoire épisodique et procédurale en utilisant de nouvelles technologies et approches expérimentales pour étudier ces relations. La première étude de cette thèse visait à influencer les réactivations de mémoire durant le sommeil afin de clarifier leurs liens avec les rêves et la mémoire procédurale. Nous avons stimulé ces réactivations de mémoire en réexposant des participants, durant leur sommeil, à un stimulus sonore préalablement associé à un apprentissage moteur, une approche nommée « targeted memory reactivation » (TMR). Nous montrons que la TMR, lorsqu’appliquée en stade de sommeil paradoxal, permet d’améliorer l’apprentissage d’une tâche motrice complexe, soit apprendre à « voler » en réalité virtuelle. De plus, le fait de rêver à des éléments kinesthésiques de la tâche motrice en sommeil paradoxal, mais pas en sommeil lent léger, est associé à une meilleure amélioration à cette tâche (article I). Ces résultats appuient les modèles suggérant que le sommeil paradoxal joue un rôle important dans la consolidation de la mémoire procédurale complexe et suggèrent en outre que la simulation de sensations sensorimotrices dans les rêves pourrait contribuer à ce rôle. Bien que la TMR n’ait pas eu d’impact direct sur les rêves, nous montrons qu’elle peut influencer le décours temporel des incorporations de mémoire dans les rêves sur plusieurs jours. La TMR a amplifié les incorporations tardives de la tâche, soit 1-2 jours plus tard lorsqu’appliquée en sommeil paradoxal, et 5-6 jours plus tard lorsqu’appliquée en sommeil lent profond (article II). Nous suggérons que ces effets à plus long terme pourraient être dus à un mécanisme de marquage (tagging) des traces de mémoire, initiant ou amplifiant leur traitement subséquent au cours de plusieurs nuits de sommeil. De plus, nous montrons que notre expérience immersive en réalité virtuelle a augmenté l’incorporation de sensations de vol dans les rêves, particulièrement la nuit suivant l’exposition à celle-ci (article III). Nous identifions certains facteurs individuels qui sont associés à une plus grande incorporation de la tâche dans les rêves, tels que le fait d’avoir déjà eu des rêves de vols ou des rêves lucides. Un examen plus approfondi des rêves pendant 10 jours suivants l'expérience de réalité virtuelle montre que les sensations de vol sont progressivement décontextualisées du contexte de vol original au fil du temps. Les rêves de vol après l’expérience en réalité virtuelle avaient également des niveaux de contrôle et d'intensité émotionnelle plus élevés que ceux ayant eu lieu avant l’expérience. L'induction de rêves de vol nous a permis de faire une analyse qualitative approfondie sur ceux-ci, menant à une nouvelle proposition de la manière dont les sensations de vol, ou les sensations de mouvement de manière plus générale, peuvent survenir dans les rêves. Ces résultats pourraient à leur tour faciliter le développement de technologies pour mieux influencer et étudier les rêves. Une deuxième étude visait à évaluer quand et comment une source de mémoire épisodique commune à tous les participant – visiter le laboratoire de sommeil – est incorporé dans les rêves. Les résultats montrent que près du tiers des rêves incorporent des éléments du laboratoire, et ce, particulièrement dans les rêves en sommeil paradoxal lors d’une sieste matinale (article IV). Une étude qualitative de ces rêves met de l’avant les manières typiques par lesquelles des éléments du laboratoire réapparaissent dans les narratifs de rêve. Nous proposons l’existence de différentes « pressions intégratives » qui structurent les fragments de mémoire au sein de scénarios de rêves. Souvent, ces scénarios impliquent une certaine pression de performance, sont de nature sociale, projettent le rêveur dans le temps et dans l’espace, ou incorporent des sensations réelles du corps et de l’environnement de sommeil. Étudier le phénomène de « rêver au laboratoire » aide ainsi à clarifier comment les rêves sont façonnés autour de fragments de mémoire et souligne à la fois les avantages et les limites méthodologiques de l’étude des rêves et de la mémoire en laboratoire. Finalement, une troisième étude visait à suivre le décours temporel des sources de mémoire autobiographique des rêves au cours d’une nuit de sommeil entière en utilisant un protocole de réveils en série. Nos résultats montrent que les rêves peuvent combiner plusieurs sources de mémoire, en particulier lorsqu'ils se produisent en stade N1 ou en sommeil paradoxal, ce qui pourrait refléter une plus grande richesse ou capacité intégrative des rêves ayant lieu en ces stades (article V). Nous reproduisons le résultat voulant que les souvenirs récents sont préférentiellement réactivés tôt dans la nuit, tandis que les souvenirs plus lointains sont relativement plus représentés dans les rêves de fin de nuit – nous précisons que cet effet est indépendant des stades de sommeil. La co-activation de plusieurs sources de mémoire dans un même récit de rêve appuie la suggestion que l’une des fonctions du sommeil est d'intégrer les nouvelles connaissances à nos réseaux de mémoire préexistants. Nos résultats suggèrent que cette fonction pourrait être un processus cumulatif au cours d'une nuit de sommeil. Nous montrons entre autres qu'une seule source de mémoire peut être réactivée à plusieurs reprises dans plusieurs rêves, et en différents stades de sommeil, ce qui pourrait permettre un traitement continu ou séquentiel de souvenirs épisodiques avec d'autres souvenirs tout au long de la nuit. Dans l’ensemble, nos études quantitatives et qualitatives des incorporations de mémoire dans les rêves permettent d’éclairer les mécanismes fondamentaux de la formation des rêves ainsi que leurs associations avec le traitement et la consolidation des mémoires épisodique et procédurale. Nos résultats suggèrent qu’un rôle potentiel du rêve dans la mémoire irait au-delà de sa simple réactivation, soutenant des processus de transformation et d’intégration de la mémoire. La création de scénarios multisensoriels et immersifs basés sur des fragments mémoire est possiblement centrale à ces processus et permettrait d’optimiser l’utilisation de la mémoire pour le futur.Sleep plays an important role in memory consolidation. New experiences acquired while awake are reactivated spontaneously during sleep, a process that is thought to facilitate their consolidation and integration into longer-term memory. It has been suggested that these memory reactivations are, at least partially, reflected in dream content and that dreams play an active role in memory consolidation. The general objective of this doctoral thesis is to assess these claims; I examine whether and how dreams are involved in episodic and procedural memory processes by using new technologies and experimental approaches to study relationships between memory and dreaming. Our first study aimed to influence memory reactivations during sleep in order to clarify their relationships with dreams and procedural learning. We experimentally stimulated memory reactivations by re-exposing participants during their sleep to an auditory stimulus previously associated with motor learning, a process called targeted memory reactivation (TMR). We show that TMR, when applied during rapid eye movement (REM) sleep, improves performance of a complex motor task, i.e., learning how to "fly" in a virtual reality (VR) setting. Moreover, dreaming about kinesthetic elements of the motor task in REM sleep, but not in stage 2 sleep, is associated with better improvement on this task (article I). These results support previous models suggesting that REM sleep plays an important role in the consolidation of complex procedural memory and further suggest that the simulation of sensorimotor sensations in dreams contribute to this role. Although TMR did not directly impact dreams, we show that it can influence the time course of memory incorporations in dreams over multiple days. It amplified delayed incorporations of the task 1-2 days later when applied in REM sleep, and 5-6 days later when applied in slow-wave sleep (article II). We suggest that these longer-term effects could be due to a “tagging” mechanism of memory traces, which primes or amplifies their subsequent processing over several nights of sleep. Furthermore, we show that our immersive VR task increased the incorporation of flying sensations in dreams, especially the night after exposure to it (article III). We identify individual factors that are associated with the incorporation of the flying task in dreams, such as previous experience with both flying and lucid dreams. A closer look at dreams over 10 days following the VR experience shows that flying sensations become progressively decontextualized from the original flying context over time. Flying dreams after VR exposure also had higher levels of control and emotional intensity compared to baseline flying dreams. The successful induction of flying dreams allowed us to do an in-depth qualitative analysis of them, based on which we propose a new mechanistic explanation of how flying sensations or movements may arise in dreams. These results could facilitate the development of technologies to better influence and study dreaming. Our second study aimed to assess when and how an episodic memory source shared by all participants – visiting the sleep laboratory – is incorporated into dreams. The results show that almost a third of dreams incorporate elements of the laboratory, particularly REM dreams from a morning nap (article IV). A qualitative study of these dreams highlights the typical ways in which elements of the laboratory reappear in dream narratives. We suggest the existence of different “integrative pressures” that structure memory fragments into these dream scenarios. These are often performative or social in nature, project the dreamer in time and space, or incorporate real sensations from the sleeping body or the sleep environment. Studying the phenomenon of dreaming about the laboratory helps clarify how dreams are shaped from memory fragments, and highlights the advantages and methodological limits of laboratory dream and memory studies. Finally, our third study evaluated the time course of autobiographical dream memory sources during an entire night of sleep using a serial awakenings protocol. Our results show that dreams can combine multiple memory sources at once, especially when they occur at sleep onset or in REM sleep, which may reflect a greater dream richness or a more widespread associative memory activation in those stages (article V). We replicate the finding that recent memories are preferentially reactivated early in the night, while more distant memories are relatively more represented in late night dreams – we here clarify that this effect is independent of sleep stages. The coactivation of multiple memory sources in a dream narrative aligns with the suggestion that a function of sleep is to integrate new knowledge with existing knowledge. Our results further suggest that the latter may be a cumulative function of a night of sleep. We show that a single memory source can be repeatedly reactivated in multiple dreams in different sleep stages, which could allow a continuous or sequential processing of episodic memories with other memories across the night. Overall, our quantitative and qualitative studies of memory incorporations in dreams shed light on fundamental mechanisms of dream formation and on their association with episodic and procedural memory processing and consolidation. Our results suggest that a potential role of dreams in memory goes beyond simple reactivation, supporting long-term processes of memory transformation and integration. The creation of immersive and multisensory dream scenarios built upon memory fragments may be key to these processes and to optimizing the use of these memories for the future
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