Direct strain and slope measurement using 3D DSPSI

This communication presents a new implementation of DSPSI. Its main features are 1. an advanced model taking into account the beam divergence, 2. the coupling with a surface shape measurement in order to generalize DSPSI to nonplanar surfaces 3. the use of small shear distance made possible using a precise measurement procedure. A first application on a modified Iosipescu shear test is presented and compared to classical DIC measurements

Direct strain and slope measurement using 2D DSPSI Title

Large variety of optical full-field measurement techniques are being developed and applied to solve mechanical problems. Since each technique possess its own merits, it is important to know the capabilities and limitations of such techniques. Among these optical full-field methods, interferometry techniques take an important place. They are based on illumination with coherent light (laser). In shearing interferometry the difference of the out of-plane displacement in two neighboring object points is directly measured. Since object displacement does not result in interferometry fringes, the method is suited for localization of strain concentrations and is indeed used in industry for this purpose. Used quantitatively DSPSI possesses the advantage over conventional out-of-plane displacement-sensitive interferometry that only a single difference of the unwrapped phase map is required to obtain flexural strains, thereby relieving problems with noise and reduction in the field of view. The first publication on (DSPSI) was made in 1973, but the emergence of a system providing quantitative measurements is more recent. This work aims to present the results of strain measurements using digital speckle pattern shearing interferometry (DSPSI).Comment: Communication \`a la Conf\'erence M\'editerran\'eenne sur les Mat\'eriaux Innovants et Applications -CIMA, Beyrouth, Liban-Mars 15-17, 2011; JM-CIMA.pd

Rôle des acides aminés dans la production d'amines biogènes chez Oenococcus oeni

In wine biogenic amines (BA) are mainly of microbial origin, Oenococcus oeni, the mainresponsible for malolactic fermentation, has been identified as a BA producer from nitrogenprecursors. Oenococcus oeni possess numerous amino acid auxotrophies that are precursors ofbiogenic amines. No study has been done so far to look at the relationship betweenauxotrophy for amino acids precursors of BA and the level of BA in the medium. In order todo so, 80 Oenococcus oeni strains were isolated from red wines. The detection of genesencoding the different decarboxylases responsible for BA synthesis has been realised. Inparallel, the auxotrophy for the four amino acids (Arg, Tyr, His, Phe) precursors of BA hascharacterized. Our results demonstrate that there is not direct correlation between auxotrophyand the accumulation of the corresponding BA as well as between the presence ofdecarboxylase gene and the accumulation of the corresponding BA. High levels of agmatineproduced from arginine decarboxylation by Oenococcus oeni is reported for the first time.Agmatine production is strain dependant. the most adapted to acidic environment is the strainwhith use arginine in higher level with same proportion for ADI pathway and argininedecarboxylase. Agmatine addition in wines reduce woody aroma probably by formation ofsciff bases between aromla compounds and amineDans le vin, les amines biogènes sont essentiellement d'origine microbienne, et sont produitesnotamment par les bactéries lactiques Oenococcus oeni, principal agent responsable de lafermentation malolactique, possède de nombreuses auxotrophies vis-à-vis des acides aminés.Aucune étude n'a été menée sur la relation entre l’auxotrophie vis-à-vis d’un acide aminé et leniveau de l’amine correspondante. 80 souches de Oenococcus oeni ont été isolées de vinsrouges. Leurs auxotrophies vis-à-vis d’acides aminés précurseurs d’amines biogènes (Arg,Tyr, His et Phe) ainsi que la présence de gènes codant des enzymes impliquées dans lasynthèse des amines ont été étudiées. Aucune relation entre auxotrophie et niveau deproduction d’amines ne peut être établie pour les souches testées. La présence de gènes codantdes enzymes impliquées dans la synthèse d’amines n’est pas non plus corrélée avec laproduction effective d’amines. Nous montrons pour la première fois que Oenococcus oeni estun producteur d’agmatine. Cette production est étroitement liée à la souche bactérienne. Lasouche la plus adaptée au milieu acide est celle qui consomme le plus l’arginine et enproportions équivalentes par les 2 voies : voie de l’arginine déiminase et voie de l’argininedécarboxylase. L’effet d’une addition d’agmatine dans des vins montre une atténuation del’effet boisé du Chardonnay sans doute par formation de base de Schiff ente les composésd’arôme et cette amin

Analysis of Stochastic Strategies in Bacterial Competence: A Master Equation Approach

Competence is a transiently differentiated state that certain bacterial cells reach when faced with a stressful environment. Entrance into competence can be attributed to the excitability of the dynamics governing the genetic circuit that regulates this cellular behavior. Like many biological behaviors, entrance into competence is a stochastic event. In this case cellular noise is responsible for driving the cell from a vegetative state into competence and back. In this work we present a novel numerical method for the analysis of stochastic biochemical events and use it to study the excitable dynamics responsible for competence in Bacillus subtilis. Starting with a Finite State Projection (FSP) solution of the chemical master equation (CME), we develop efficient numerical tools for accurately computing competence probability. Additionally, we propose a new approach for the sensitivity analysis of stochastic events and utilize it to elucidate the robustness properties of the competence regulatory genetic circuit. We also propose and implement a numerical method to calculate the expected time it takes a cell to return from competence. Although this study is focused on an example of cell-differentiation in Bacillus subtilis, our approach can be applied to a wide range of stochastic phenomena in biological systems

Markovian Dynamics on Complex Reaction Networks

Complex networks, comprised of individual elements that interact with each other through reaction channels, are ubiquitous across many scientific and engineering disciplines. Examples include biochemical, pharmacokinetic, epidemiological, ecological, social, neural, and multi-agent networks. A common approach to modeling such networks is by a master equation that governs the dynamic evolution of the joint probability mass function of the underling population process and naturally leads to Markovian dynamics for such process. Due however to the nonlinear nature of most reactions, the computation and analysis of the resulting stochastic population dynamics is a difficult task. This review article provides a coherent and comprehensive coverage of recently developed approaches and methods to tackle this problem. After reviewing a general framework for modeling Markovian reaction networks and giving specific examples, the authors present numerical and computational techniques capable of evaluating or approximating the solution of the master equation, discuss a recently developed approach for studying the stationary behavior of Markovian reaction networks using a potential energy landscape perspective, and provide an introduction to the emerging theory of thermodynamic analysis of such networks. Three representative problems of opinion formation, transcription regulation, and neural network dynamics are used as illustrative examples.Comment: 52 pages, 11 figures, for freely available MATLAB software, see http://www.cis.jhu.edu/~goutsias/CSS%20lab/software.htm

Transformation de la cellulose en bioproduits : une approche intégrée couplant la catalyse enzymatique et la catalyse hétérogène

This thesis deals with the possibility of combining heterogeneous catalysis and enzymatic catalysis in a cascade reaction for cellulose transformation into value-added products. The enzymatic pretreatment was chosen as the first cellulose transformation step to weaken the cellulose structure which is carried out in a buffer solution of acetic acid and sodium acetate at a pH 4.75, at 50°C. This step is selective, producing mainly glucose, and it has structurally modified the residual cellulose by only decreasing its degree of polymerization (DP) by providing new reducing ends without affecting its crystallinity. The challenges of the second step, heterogeneous catalysis, which is done in a closed autoclave at a temperature greater than or equal to 190°C, were then to find a heterogeneous catalyst that can tolerate the buffered enzyme reaction medium, that can have a favored activity on lower DP celluloses and that can valorize the obtained glucose and cellulose in identical conditions. Among the different families of catalysts tested, the metallic catalyst based on Pt/carbon was shown to be more efficient than the other Lewis and Brønsted acid catalysts due to its resistance to the buffer medium and its abilities to valorize glucose and cellulose in equivalent conditions despite the independence of this type of catalyst to the reduction of the DP of the pretreated cellulose. It allowed to selectively convert cellulose into propylene and ethylene glycols at 240°C in a cascade reaction including an enzymatic catalytic step and a heterogeneously catalyzed oneCes travaux de thèse portent sur la possibilité de combiner la catalyse hétérogène et la catalyse enzymatique dans une réaction en cascade de transformation de la cellulose en produits d’intérêt. Le prétraitement enzymatique (Celluclast, un cocktail de cellulases) a été choisi comme première étape de transformation de la cellulose en vue de la fragiliser; elle est réalisée dans une solution tampon d’acide acétique et d’acétate de sodium à pH 4,75, à 50°C. Cette étape produit principalement du glucose et modifie structurellement la cellulose résiduelle en diminuant seulement son degré de polymérisation (DP), fournissant de nouvelles extrémités réductrices sans toucher sa cristallinité. L’identification des verrous de la deuxième étape de catalyse hétérogène, réalisée en autoclave à une température supérieure ou égale à 190°C, a consisté à trouver un catalyseur hétérogène qui peut tolérer le milieu réactionnel enzymatique tamponné, qui peut avoir une activité catalytique favorisée sur les celluloses de DP inferieurs et qui peut valoriser le glucose obtenu dans des conditions identiques à la cellulose. Parmi les différentes familles de catalyseurs testés, le catalyseur métallique à base de Pt/charbon, s’est révélé plus efficace que les catalyseurs acides de Lewis et de Brønsted en raison de sa résistance au milieu tamponné et de sa capacité à convertir la cellulose et le glucose dans des conditions identiques malgré l’insensibilité de ce type de catalyseur de la diminution du DP de la cellulose prétraitée. Il a permis de convertir sélectivement la cellulose en propylène et éthylène glycols à 240°C dans une transformation cascade incluant une étape enzymatique suivie d’une étape catalytique hétérogèn

Prédiction de l'espace navigable par l'approche ensembliste pour un véhicule routier

In this thesis, we aim to characterize a vehicle stable state domain, as well as vehicle state estimation, using interval methods.In the first part of this thesis, we are interested in the intelligent vehicle state estimation.The Bayesian approach is one of the most popular and used approaches of estimation. It is based on the calculated probability of the density function which is neither evident nor simple all the time, conditioned on the available measurements.Among the Bayesian approaches, we know the Kalman filter (KF) in its three forms(linear, non linear and unscented). All the Kalman filters assume unimodal Gaussian state and measurement distributions. As an alternative, the Particle Filter(PF) is a sequential Monte Carlo Bayesian estimator. Contrary to Kalman filter,PF is supposed to give more information about the posterior even when it has a multimodal shape or when the noise follows non-Gaussian distribution. However,the PF is very sensitive to the imprecision due by bias or noise, and its efficiency and accuracy depend mainly on the number of propagated particles which can easily and significantly increase as a result of this imprecision. In this part, we introduce the interval framework to deal with the problems of the non-white biased measurements and bounded errors. We use the Box Particle Filter (BPF), an estimator based simultaneously on the interval analysis and on the particle approach. We aim to estimate some immeasurable state from the vehicle dynamics using the bounded error Box Particle algorithm, like the roll angle and the lateral load transfer, which are two dynamic states of the vehicle. BPF gives a guaranteed estimation of the state vector. The box encountering the estimation is guaranteed to encounter thereal value of the estimated variable as well.In the second part of this thesis, we aim to compute a vehicle stable state domain.An algorithm, based on the set inversion principle and the constraints satisfaction,is used. Considering the longitudinal velocity and the side slip angle at the vehicle centre of gravity, we characterize the set of these two state variables that corresponds to a stable behaviour : neither roll-over nor sliding. Concerning the roll-over risk,we use the lateral transfer ratio LTR as a risk indicator. Concerning the sliding risk, we use the wheels side slip angles. All these variables are related geometrically to the longitudinal velocity and the side slip angle at the centre of gravity. Using these constraints, the set inversion principle is applied in order to define the set ofthe state variables where the two mentioned risks are avoided. The algorithm of Sivia is implemented. Knowing the vehicle trajectory, a maximal allowed velocityon every part of this trajectory is deduced.Les travaux de cette thèse porte sur le calcul d’un espace d’état navigable d’un véhicule routier, ainsi que sur l’observation et l’estimation de son état, à l’aide des méthodes ensemblistes par intervalles. Dans la première partie de la thèse, nous nous intéressons aux problèmes d’estimation d’état relevant de la dynamique du véhicule. Classiquement, l’estimation se fait en utilisant le filtrage de Kalman pour des problèmes d’estimation linéaires ou le filtrage de Kalman étendu pour les cas non-linéaires. Ces filtres supposent que les erreurs sur le modèle et sur les mesures sont blanches et gaussiennes. D’autre part, les filtres particulaires (PF), aussi connus comme Méthodes de Monte-Carlo séquentielles, constituent souvent une alternative aux filtres de Kalman étendus. Par contre, les performances des filtres PF dépendent surtout du nombre de particules utilisées pour l’estimation, et sont souvent affectées par les bruits de mesures aberrants. Ainsi, l’objectif principal de cette partie de travail est d’utiliser une des méthodes à erreurs bornées, qui est le filtrage par boites particulaires (Box Particle Filter (BPF)), pour répondre à ces problèmes. Cette méthode généralise le filtrage particulaire à l’aide des boites remplaçant les particules. A l’aide de l’analyse par intervalles, l’estimation de certains variables fortement reliées à la dynamique du véhicule comme le transfert de charge latérale, le roulis et la vitesse de roulis est donnée, à chaque instant, sous forme d’un intervalle contenant la vraie valeur simulée. Dans la deuxième partie de la thèse, une nouvelle formalisation du problème de calcul de l’espace navigable de l’état d’un véhicule routier est présentée. Un algorithme de résolution est construit, basé sur le principe de l’inversion ensembliste par intervalles et sur la satisfaction des contraintes. Nous cherchons à caractériser l’ensemble des valeurs de la vitesse longitudinale et la dérive au centre de gravité qui correspondent à un comportement stable du véhicule : pas de renversement ni dérapage. Pour décrire le risque de renversement, nous avons utilisé l’indicateur de transfert de charge latéral (LTR). Pour décrire le risque de dérapage, nous avons utilisé les dérives des roues. Toutes les variables sont liées géométriquement avec le vecteur d’état choisi. En utilisant ces relations, l’inversion ensembliste par intervalles est appliquée afin de trouver l’espace navigable de l’état tel que ces deux risques sont évités. L’algorithme Sivia est implémenté, approximant ainsi cet espace. Une vitesse maximale autorisée au véhicule est déduite. Elle est associée à un angle de braquage donné sur une trajectoire connue

Transformation of celluloses into bioproducts : an integrated approach coupling enzymatic catalysis and heterogeneous catalysis

Ces travaux de thèse portent sur la possibilité de combiner la catalyse hétérogène et la catalyse enzymatique dans une réaction en cascade de transformation de la cellulose en produits d’intérêt. Le prétraitement enzymatique (Celluclast, un cocktail de cellulases) a été choisi comme première étape de transformation de la cellulose en vue de la fragiliser; elle est réalisée dans une solution tampon d’acide acétique et d’acétate de sodium à pH 4,75, à 50°C. Cette étape produit principalement du glucose et modifie structurellement la cellulose résiduelle en diminuant seulement son degré de polymérisation (DP), fournissant de nouvelles extrémités réductrices sans toucher sa cristallinité. L’identification des verrous de la deuxième étape de catalyse hétérogène, réalisée en autoclave à une température supérieure ou égale à 190°C, a consisté à trouver un catalyseur hétérogène qui peut tolérer le milieu réactionnel enzymatique tamponné, qui peut avoir une activité catalytique favorisée sur les celluloses de DP inferieurs et qui peut valoriser le glucose obtenu dans des conditions identiques à la cellulose. Parmi les différentes familles de catalyseurs testés, le catalyseur métallique à base de Pt/charbon, s’est révélé plus efficace que les catalyseurs acides de Lewis et de Brønsted en raison de sa résistance au milieu tamponné et de sa capacité à convertir la cellulose et le glucose dans des conditions identiques malgré l’insensibilité de ce type de catalyseur de la diminution du DP de la cellulose prétraitée. Il a permis de convertir sélectivement la cellulose en propylène et éthylène glycols à 240°C dans une transformation cascade incluant une étape enzymatique suivie d’une étape catalytique hétérogèneThis thesis deals with the possibility of combining heterogeneous catalysis and enzymatic catalysis in a cascade reaction for cellulose transformation into value-added products. The enzymatic pretreatment was chosen as the first cellulose transformation step to weaken the cellulose structure which is carried out in a buffer solution of acetic acid and sodium acetate at a pH 4.75, at 50°C. This step is selective, producing mainly glucose, and it has structurally modified the residual cellulose by only decreasing its degree of polymerization (DP) by providing new reducing ends without affecting its crystallinity. The challenges of the second step, heterogeneous catalysis, which is done in a closed autoclave at a temperature greater than or equal to 190°C, were then to find a heterogeneous catalyst that can tolerate the buffered enzyme reaction medium, that can have a favored activity on lower DP celluloses and that can valorize the obtained glucose and cellulose in identical conditions. Among the different families of catalysts tested, the metallic catalyst based on Pt/carbon was shown to be more efficient than the other Lewis and Brønsted acid catalysts due to its resistance to the buffer medium and its abilities to valorize glucose and cellulose in equivalent conditions despite the independence of this type of catalyst to the reduction of the DP of the pretreated cellulose. It allowed to selectively convert cellulose into propylene and ethylene glycols at 240°C in a cascade reaction including an enzymatic catalytic step and a heterogeneously catalyzed on

Axially symmetric cosmological models for the perfect fluid

Families of metrics are found in synchronous coordinates generalising Tolman's spherically symmetric solutions, both for non-coherent dust and for special cases of perfect fluid with non-zero pressure. New metrics depend on an additional arbitrary function of R, theta , and they lead specifically to solutions of the Schwarzschild and Friedmann types (but differing from them in general, especially in their Petrov types and isometries)