Dissertations / Theses on the topic 'Diagrammes de bifurcation'

Nous etudions dans cette these la fonctionnelle de ginzburg-landau dans r 3 sur des couples de fonctions (, $$a) qui verifient des conditions de periodicite de jauge en x 3 et selon un reseau discret de (x 2, x 3). Nous montrons que le probleme variationnel est equivalent au probleme de la minimisation d'une autre fonctionnelle sur un tore. Dans le cadre de la demonstration, un fibre vectoriel non trivial apparait. On se limite alors pour la suite a une quantification de 1. On montre ensuite que la fonctionnelle admet un minimum sur l'espace fonctionnel h 1 qui verifie un systeme d'equations aux derivees partielles appele systeme de ginzburg-landau. Le minimum est c par l'ellipticite du systeme d'equations de ginzburg-landau. On montre qu'il y a une bifurcation du couple (0, 0) pour le champ critique h e x t = k ou k est un parametre caracteristique du systeme. On etudie alors la stabilite de la solution bifurquee. On etudie la dependance de l'energie minimale a l'egard de la geometrie du tore. Enfin nous decrivons toutes les solutions du systeme d'equations de ginzburg-landau dans la limite k tend vers l'infini. Dans le dernier chapitre nous donnons pour notre modele la structure du diagramme des phases en precisant quelle regions sont normales, supraconductrices pure, mixte.

Le travail porte sur deux problématiques scientifiques : la formation de structures convectives induites par l'instabilité de Marangoni-Bénard et les propriétés de transport des écoulements entre surfaces texturées. Bien que physiquement distincts, ces deux systèmes présentent les points communs d'être assujettis à de fortes contraintes spatiales. Il sont analysés par le biais de la théorie des bifurcations. L'étude de la convection de Marangoni-Bénard a été menée dans des géométries cylindriques à section transverse circulaire et faiblement elliptique. La comparaison des deux situations dans le régime non-linéaire a été menée par l'étude des changements induits sur les diagrammes de bifurcation eux mêmes interprétés par la théorie des bifurcations en présence de symétries. Nous avons ensuite mené l'étude de cette instabilité en présence de mélanges fluides binaires sujets à l'effet Soret et dans des couches fluides bidimensionnelles. Ce travail a révélé la formation de structures convectives spatialement localisées appelées convectons dont nous avons révélé la formation sur un fond d'ondes de plus faible amplitude. Enfin, nous avons étudié les propriétés de transport des écoulements entre surfaces texturées. Le système étudié est confiné transversalement à la direction de l'écoulement ce qui place cette étude dans le contexte de la microfluidique et de l'élaboration de micro-mélangeurs passifs. La simulation numérique et l'analyse des propriétés de transport de traceurs passifs est menée sur les équations issues d'un développement asymptotique faiblement inertiel dans un canal formé d'une succession périodique de cellules texturées
The work focuses on two different physical situations: the convective structures resulting from the Marangoni-Bénard instability and the flow between patterned surfaces. The two systems are spatially constrained and are analysed using dynamical systems theories. Marangoni-Bénard convection has been studied in cylindrical geometries with either a circular or a weakly elliptical cross-section. The comparison of the two situations is carried out in the non-linear regime and the corresponding bifurcation diagrams are analysed using bifurcation theory with symmetries. Two-dimensional Marangoni convection in binary mixtures with Soret effect has also been studied in large periodic domains. The results show the formation of steady convective structures localized in space called convectons and the onset of stable convectons embedded in a background of small amplitude standing waves. Finally, the transport properties of flows in between patterned surfaces under weak inertia influence is studied. The flow is induced by a constant applied pressure gradient and the velocity field is calculated using an extension of the lubrication approximation taking into account the first order inertial corrections. Trajectories of tracers are obtained by integrating numerically the quasi-analytic velocity field. The transport properties are analysed by the study of Poincaré sections and their invariants

La diversité des régimes des instruments de la famille des flûtes a été mise en évidence à de nombreuses reprises : régimes statiques, périodiques, ou non périodiques. Cependant, de nombreux aspects de la dynamique de ces instruments demeurent mal compris. Pour les musiciens comme pour les facteurs d'instruments, les transitions entre régimes revêtent une importance particulière : d'une part elles correspondent à des changements de notes, et d'autre part la production d'un régime donné est conditionnée par les paramètres de facture (liés à la fabrication de l'instrument), et de contrôle (ajustés en permanence par l'instrumentiste). On s'attache dans ce document à caractériser les transitions entre régimes dans les flûtes, en lien avec des problématiques de facture et de jeu. Différentes approches sont mises en place. Des approches expérimentales d'une part, avec des mesures sur musicien et sur bouche artificielle. Par ailleurs, un modèle physique de l'instrument - un système dynamique à retard de type neutre - est étudié, par intégration temporelle d'une part, mais également par collocation orthogonale et continuation, donnant ainsi accès aux diagrammes de bifurcations.Croiser les résultats de ces différentes approches permet de mieux appréhender différents phénomènes : hystérésis associée aux changements de régime, ou mécanisme d'apparition des régimes non périodiques. L'influence de paramètres de facture et de contrôle est également étudiée : le rôle majeur de la géométrie interne du canal des flûtes à bec est mis en évidence, et l'influence de la dynamique de la pression dans la bouche du musicien sur les seuils de changement de régimes est caractérisée
Various studies have highlighted the diversity of regimes in flute-like instruments : static, periodic or non periodic regimes. However, some aspects of their dynamics remain poorly understood. Both for flute players and makers, transitions between regimes are particularly important : on the one hand, they correspond to a change of the note played, and on the other hand, production of a given regime is determined by parameters related to making and to playing of the instrument. In this document, we are interested in caracteristics of regime change in flute-like instruments, in relation with making and playing issues.Different approches are considered. First, experimental methods, with measurement on both musician and an artificial mouth. On the other hand, a physical model of the instrument - a system of delay differential equations of neutral type - is studied, through time-domain integration, and using orthogonal collocation coupled to numerical continuation. This last approach provides access to bifurcation diagrams.Considering results of these different methods, it becomes possible to better understand different experimental phenomena, such as regime change and associated hysteresis, or production mechanisms of non periodic regimes. Influence of different parameters is further studied : the crucial importance of the channel geometry in recorders is highlighted, and the influence of the mouth pressure dynamics on regime change thresholds is analysed

Durant ces dernières décennies, l'activité électrique utérine origine des contractions menant à l'accouchement constitue une étude de recherche primordiale pour la prévention et pour la détection des accouchements prématurés. La modélisation mathématique et la simulation informatique sont devenues des outils indispensables pour la compréhension de différents phénomènes électrophysiologiques afin de prédire, et d'agir en cas d'anomalie. Sachant que le contrôle de l'excitabilité utérine s'avère avoir des conséquences thérapeutiques importantes, nous avons choisi de débuter le modèle à l'échelle cellulaire. L'analyse dynamique de ce modèle a permis de montrer l'efficacité de certains traitements tocolytiques tels que les bloqueurs des canaux calciques et les ouvreurs des canaux potassiques. Le contrôle de la contractilité utérine ne se limite pas au niveau cellulaire mais s'étend aussi au niveau tissulaire. Nous avons démontré comment un modèle de propagation biophysique permet de reproduire le couplage électrique réduit entre les cellules en début de grossesse et le couplage fort et synchronisé à l'approche du terme. Cette propagation a permis d'estimer un électromyogramme utérin de surface. Ce travail de thèse, quoique innovant et intéressant reste dans une première étape préliminaire. Il en porte en lui de futurs axes de recherches et de développement pluridisciplinaires prometteurs, dans l'objectif de fournir un modèle numérique de l'activité électrique utérine, contribuant à la compréhension de phénomènes physiologiques et à la prédiction d'accouchement prématuré
It is hypothesized that uterine electrical activity is efficiently correlated to the uterine contractions appearance. Once, forceful contractions appear, delivery is near. Therefore, the understanding of the genesis and of the propagation of the uterine electrical activity may provide an efficient tool to diagnosis preterm labour. Moreover, the control of uterine excitability seems to have important therapeutic consequences in controlling preterm labour. Modelling the electrical activity in uterine tissue is an important step for the understanding of physiological uterine contractile mechanisms. It would permit to reconstruct the uterine EMG. This work presents an electrophysiological model of the uterine cell that incorporates ion channel models at the cell level. The dynamical analysis of the uterine cell model allows a better apprehension of the main physiological effects on the cell's reponse. The cellular electrical activity will be integrated in a two dimension model, represented by the reaction diffusion equations, and will serve to the spatio-temporel integration at the uterine level for EMG reconstruction. This model validates some key physiological hypotheses considering uterine excitability and propagation

En aquest treball s'ha estudiat la dinàmica dels làsers de classe A i de classe B en termes del potencial de Lyapunov. En el cas que s'injecti un senyal al làser o es modulin alguns dels paràmetres, apareix un comportament moltmés complex i s'estudia el conjunt de bifurcacions.

1) Als làsers de classe A, la dinàmica determinista s'ha interpretat com el moviment damunt el potencial de Lyapunov. En la dinàmica estocàstica s'obté un flux sostingut per renou per a la fase del camp elèctric.

2) Per als làsers de classe A amb senyal injectat, s'ha descrit el conjunt de bifurcacions complet i s'ha determinat el conjunt d'amplituds i freqüències en el quals el làser respon
ajustant la seva freqüència a la del camp extern.

3) S'ha obtingut un potencial de Lyapunov pels làsers de classe B, només vàlid en el cas determinista, que inclou els termes de saturació de guany i d'emissió espontània.

4) S'ha realitzat un estudi del conjunt de bifurcacions parcial al voltant del règim tipus II de la singularitat Hopf--sella--node en un làser de classe B amb senyal injectat.

5) S'han identificat les respostes òptimes pels làsers de semiconductor sotmesos a modulació periòdica externa. S'han obtingut les corbes que donen la resposta màxima per cada tipus de resonància en el pla definit per l'amplitud relativa de modulació i la freqüència de modulació.
In this work we have studied the dynamics of both class A and class B lasers in terms of Lyapunov potentials. In the case of an injected signal or when some laser parameters are modulated, and more complex behaviour is expected, the bifurcation set is studied. The main results are the following:
1) For class A lasers, the deterministic dynamics has been interpreted as a movement on the potential landscape. In the stochastic dynamics we have found a noise sustained flow for the phase of the electric field.
2) For class A lasers with an injected signal, we have been able to describe the whole bifurcation set of this system and to determine the set of amplitudes frequencies for which the laser responds adjusting its frequency to that of the external field.
3) In the case of class B lasers, we have obtained a Lyapunov potential only valid in the deterministic case, including spontaneous emission and gain saturation terms. The fixed point corresponding to the laser in the on state has been interpreted as a minimum in this potential. Relaxation to this minimum is reached through damped oscillations.
4) We have performed a study of the partial bifurcation set around the type II regime of the Hopf-saddle-node singularity in a class B laser with injected signal.
5) We have identified the optimal responses of a semiconductor laser subjected to an external periodic modulation. The lines that give a maximum response for each type of resonance are obtained in the plane defined by the relative amplitude modulation and frequency modulation.

L’objectif de ce sujet de thèse est de prédire l’apparition des instabilités plastiques (striction diffuse et striction localisée) dans les matériaux métalliques. Ces matériaux sont décrits par des modèles de comportement élasto-plastique couplés à l’endommagement. L'approche de Lemaitre, reliant l'endommagement à la déformation plastique équivalente et au taux de restitution de la densité d'énergie élastique, est adoptée. Parmi les différents critères et indicateurs qui sont considérés pour la prédiction des instabilités matériau, la théorie de bifurcation et les critères de type force maximum sont tout particulièrement analysés et comparés. Un objectif important de cette étude consiste à déterminer les mécanismes déstabilisants clés associés à cette modélisation du comportement, ainsi que l’impact des différents aspects physiques et des paramètres matériau sur l’apparition de la striction. Les développements résultants sont appliqués à une sélection représentative de matériaux métalliques afin prédire leurs limites de formabilités. Cette approche combinant des lois de comportement et critères de striction peut être utilisée comme outil théorique et numérique d’aide à la conception de nouveaux matériaux à ductilité améliorée
The aim of the present work is to predict the occurrence of plastic instabilities (diffuse and localized necking) in thin sheet metals. The prediction of these plastic instabilities is undertaken using an elastic–plastic model coupled with ductile damage, which is then combined with various plastic instability criteria theory. The bifurcation-based criteria and the maximum force criterion used in this work are formulated within a general three-dimensional modeling framework, and then applied for the particular case of plane-stress conditions for sheet metals. Some theoretical relationships or links between the different investigated necking criteria are established, which allows a hierarchical classification in terms of their conservative character in predicting critical necking strains. The resulting numerical tool is implemented into the finite element code ABAQUS/Standard to predict forming limit diagrams, in both situations of a fully three-dimensional formulation and a plane-stress framework. This approach, that combines constitutive equations to necking criteria, serves as a useful tool in the design of new materials with improved ductility

Les etonnantes performances de l'organe auditif des mammiferes sont
notamment dues aux proprietes generiques des oscillateurs critiques
couples qui constituent le systeme. Cette these presente une etude
des proprietes critiques generiques des
systemes spatialement etendus d'oscillateurs stochastiques couples,
operant dans le voisinage d'une instabilite oscillante homogene ou
bifurcation de Hopf. Dans ce contexte, cette bifurcation constitue un
point critique dynamique hors equilibre, exhibant des proprietes
universelles qui sont canoniquement decrites par l'equation
Ginzburg-Landau complexe en presence de bruit. La formulation du probleme
en termes d'une theorie statistique dynamique des champs non hamiltonienne
nous permet d'etudier le comportement critique du systeme a l'aide des
techniques de la renormalisation dynamique perturbative.

Dans un cas particulier, une analogie exacte avec le modele O(2) dynamique
nous permet d'ecrire une relation generalisee de la relation
fluctuation-dissipation et de deduire le comportement critique du systeme
directement a partir des etudes anterieures. Dans le cas general,
nous etablissons la structure du groupe de renormalisation de la theorie
dans un espace de dimension
4-epsilon, en lui adaptant les schemas de renormalisation de Wilson et
de Callan-Symanzik. La presence d'une frequence caracteristique dans le
systeme - la frequence des oscillations spontanees a la transition -
impose d'associer aux transformations de renormalisation un changement de
referentiel oscillant dependant de l'echelle. Nous effectuons le
calcul a l'ordre de deux boucles en theorie des perturbations, et montrons
que la classe d'universalite du modele est decrite par le point fixe du
modele dynamique dissipatif
O(2) dans un referentiel oscillant bien choisi. Ainsi, bien que la
dynamique soit hautement hors equilibre et brise les relations de bilan
detaille, une relation fluctuation-dissipation generalisee est
asymptotiquement restauree a la transition. Cette relation prevoit
l'existence de fortes contraintes sur les principales observables
experimentales : la fonction de correlation a deux points et la fonction
de reponse lineaire a un stimulus sinusoidal.

The main objective of the thesis is the analytical and geometrical study of several integrable finite-dimentional dynamical systems of classical mechanics, which are closely related, namely: - the classical generalization of the Euler top: the Zhukovski-Volterra (ZV) system describing the free motion of a gyrostat, i.e., a rigid body carrying a symmetric rotator whose axis is fixed in the body; - the Steklov-Lyapunov integrable case of the Kirchhoff equations describing the motion of a rigid body in an ideal incompressible liquid; - a nontrivial integrable generalization of the Steklov-Lyapunov system found by V.Rubanovskii: it describes the motion of a gyrostat in an ideal fluid in presence of a non-zero circulation. In our study we obtained explicit solution of the Zhukovski-Volterra ([2] and the Steklov-Lyapunov systems in terms of sigma- or theta-functions, and performed a bifurcation analysis of these systems, as well as of the Rubanovskii generalization. One should note that the solution of the ZV system was first given by V. Volterra, who, however, presented only its structure, but not the explicit formulas. The thesis gives a new alternative solution of this system by using an algebraic parametrization of the angular momentum. This allowed us to find poles and zeros of angular momentum in an algebraic way. The parametrization was also used to find an explicit solution for the Euler precession angle, and, as a consequence, to solve the Poisson equations describing the motion of the gyrostat in space. Similarly, by giving a geometric interpretation of the separating variables, and using the Weierstrass root functions, we reconstructed the thetafunctional solution of the Steklov-Lyapunov systems, which was first given by F. Kötter in 1899 without a derivation ([3]). In the study of bifurcations and singularities of the ZV system we used its bi-Hamiltonian structure ([1]. According the new method, the solution is critical, if there exist a parameter of corresponding family of Poisson brackets, for wich the rang of the brackets with this parameter drops. Applying new technics, based on the property of the system of being bi-Hamiltonian, we construct the bifurcation diagram of the ZV system. We also find the equilibrium points of the system, check the non-degeneracy condition for such points in the sense of the singularity theory of Hamiltonian systems, determine the types of equilibria points, and verify whether they are stable or not. We also describe the topological type of common levels of the first integrals of the ZV system. Similar problems have been discussed in many papers, but the goal of our work is to study the system and demonstrate the above techniques. It is a remarkable fact that using the bi-Hamiltonian property makes it possible to answer all the above questions practically without any difficult computations. The same method is applied to construct the bifurcation diagram for the Steklov-Lyapunov system, describe the zones of real motion, and analyze stability of critical periodic solutions. Then the bifurcation analysis is extended to the Rubanovskii generalizaton. Here the main difficulty is that the number of different types of the bifurcation diagram is quite high, so we only describe general properties of the bifurcation curves, do stability analysis for closed trajectories, and equilibria.
El objetivo principal de la tesis es el estudio analítico y geométrico de varios sistemas integrables dinámicos y finito-dimensionales de la mecánica clásica que están estrechamente vinculados, a saber: -La generalización clásica de Euler top: el sistema Zhukovski-Volterra (ZV) que describe el movimiento libre de un giróstato, es decir, un cuerpo rígido que lleva un rotor simétrico cuyo eje es fijo al cuerpo. - El caso del sistema integrable de Steklov-Lyapunov de las ecuaciones de Kirchhoff que describen el movimiento de un cuerpo rígido en un líquido incompresible ideal; - Una generalización no trivial del sistema integrable de Steklov-Lyapunov encontrado por V. Rubanovskii que describe el movimiento de un giróstato en un fluido ideal en presencia de una circulación distinta de cero. En nuestro estudio hemos obtenido una solución explícita de los sistemas de Zhukovski-Volterra [2] y de Steklov-Lyapunov en términos de funciones sigma- o theta y hemos realizado un análisis de la bifurcación de estos sistemas, así como de la generalización de Rubanovskii. Hay que señalar que la solución del sistema de ZV fue dado por primera vez por V. Volterra, que, sin embargo, presenta sólo su estructura, pero no las fórmulas explícitas. La tesis ofrece una nueva solución alternativa de este sistema mediante el uso de una parametrización algebraica del momento angular. Esto nos ha permitido encontrar polos y ceros del momento angular en forma algebraica. La parametrización también se utilizó para encontrar una solución explícita para el ángulo de precesión de Euler, y, en consecuencia, para resolver las ecuaciones de Poisson que describen el movimiento de un giróstato en el espacio. Del mismo modo, al dar una interpretación geométrica de las variables de separación, y utilizando las funciones de las raíces Weierstrass, hemos reconstruido la solución thetafunctional de los sistemas de Steklov-Lyapunov, que fue dado por primera vez por F. Kotter en 1899 sin una derivación ([3]). En el estudio de las bifurcaciones y las singularidades del sistema ZV hemos utilizado su estructura bi-Hamiltoniana ([1]). Según el nuevo método, la solución es crítica, si existe un parámetro de la familia correspondiente del paréntesis de Poisson, para que el rango de las paréntesis con este parámetro se disminuye. Aplicando las nuevas técnicas, basadas en la propiedad del sistema de ser bi-Hamiltoniana, construimos el diagrama de bifurcación del sistema ZV. También hemos encontrado los puntos de equilibrio del sistema, verificando la condición de no-degeneración de estos puntos, en el sentido de la teoría de singularidad de los sistemas hamiltonianos, determinando los tipos de puntos de equilibrio, y comprobando si son estables o no. También hemos descrito el tipo topológico de los niveles comunes de los primeros integrales del sistema de ZV. Problemas similares se han discutido en muchas obras, pero el objetivo de nuestro trabajo es estudiar el sistema y demostrar las técnicas anteriormente mencionadas. Es un hecho notable que el uso de la propiedad bi-Hamilton permite responder a todas las preguntas anteriores, prácticamente sin ningún cálculo difícil. El mismo método se aplica para construir el diagrama de bifurcación para el sistema de Steklov-Lyapunov, describir las zonas de movimiento real, y analizar la estabilidad de soluciones periódicas críticas. A continuación, el análisis de bifurcación se extiende a la generalización Rubanovskii. Aquí la principal dificultad consiste en que el número de diferentes tipos del diagrama de bifurcación es bastante alto, por lo que sólo se describen las propiedades generales de las curvas de bifurcación, y el análisis de estabilidad se hace para trayectorias cerradas, y equilibrios .

Neste trabalho obtemos que o espaço dos invariantes locais do tipo Vassiliev de primeira ordem de aplicações estáveis de 3-variedade fechada orientada em \' R POT. 4\' é 4-dimensional. Damos uma interpretação geométrica para 2 dos 4 geradores deste espaço, a saber, \'I IND. Q\' o número de pontos quádruplos e \'I IND. C / P\' o número de pares de pontos do tipo crosscap/plano, da imagem de uma aplicação estável. Ao reduzir o espaço das aplicações para o das imersões esáaveis, obtemos que o espaço dos invariantes locais de imersões estáveis é 3-dimensional. Os invariantes que obtemos são: \'I IND. Q\' o número de pares de pontos quádruplos da imagem de uma imersão estável e dois índices de interseção \'I IND. I\'`+ e \'I IND. l\' introduzidos por V. Goryunov em [15]. Como início de um estudo que almejamos realizar sobre a geometria de uma m-variedade em \'R POT. m+1\' com singularidades, obtemos os tipos de contatos genéricos da suspensão do crosscap (única singularidade estavel de \'R POT. 3\' em \'R POT. 4\' ) com hiperplanos de \'R POT.4\'
In this work we obtain that the space of first order local Vassiliev type invariants of stable maps of oriented 3-manifolds in \'R POT. 4\' is 4-dimensional. We give a geometric interpretation for two of the four generators of this space, namely, \'I IND. Q\' the number of quadruple points and \'I IND. C / P\' the number of pairs of points of crosscap/plane type, of the image of a stable map. In the case of stable immersions, we obtain that the space of local invariants of stable immersions is 3-dimensional. The invariants that we obtain are: \'I IND. Q\' the number of pairs of quadruple points of the image of a stable immersion and the positive and negative linking invariants \'I IND. I`+ and I\'I IND., l\' introduced by V. Goryunov in [15]. As a beging of a study that we want to realise about the geometry of a m-manifold in \'R POT. m+1\' with singularities, we obtain the generic contacts of the suspension of crosscap (the only stable singularity from \'R POT. 3\' to \'R POT. 4\') with hyperplanes of \'R POT. 4\'

La présente thèse est consacrée à l’étude des peignes optiques de Kerr dans les résonateurs àmodes de galerie, au sein desquels la lumière peut être excitée par pompage externe. L’effet Kerrexistant dans ces résonateurs engendre des modes latéraux équidistants (dans le domaine spectral)de part et d’autre du mode excité, c’est à dire un peigne de fréquence. Cette thèse est diviséeen trois chapitres. Le premier est dédié à l’introduction de la génération de ces peignes et leurapplications. Le deuxième chapitre présente l’analyse de l’équation de Lugiato-Lefever, décrivantde manière analytique le système, et conduit à la construction de deux diagrammes de bifurcationpour les dispersions normale et anomale. Ils sont tracés en fonction des deux seuls paramètresexpérimentalement contrôlables une fois le résonateur fabriqué : la puissance du laser et sondécalage de fréquence. Ces diagrammes indiquent les plages de paramètres pour lesquels une,deux, ou trois solutions existent ainsi que leur stabilité. Les simulations numériques renseignentle type exact de solution associée à chaque aire (notamment les solitons brillants et sombres, lesbreathers, les peignes optiques de Kerr de premier et deuxième ordre, et un régime chaotique) ; cesdiagrammes indiquent donc les paramètres du laser à choisir afin de générer la solution souhaitée.Le troisième chapitre est dédié aux peignes de Kerr optique secondaires, lignes additionnelles dansle domaine spectral générées entre les lignes du peigne principal. Ils apparaissent en dispersionanormale, lorsque la quantité de photon pompe excède un seuil dit de second ordre, qui a étédéterminé numériquement
This thesis is dedicated to the study of the Kerr optical frequency combs in whispering gallery moderesonators, where the light can be excited by the extern pump. Due to the Kerr effect existing in theseresonators, the quasi-equidistant lines in the spectral domain are generated around the excited mode,that is the frequency comb. This thesis is devided in three chapters. The first one is dedicated to theintroduction of the Kerr comb generation and their applications.The second one presents the analysisof the Lugiato-Lefever equation used for the analytical study of the system, leading to the constructionof two bifurcation diagrams for the normal and anomalous dispersions. They are plotted for twoparameters, which can be controlled during experiments once the resonator has been fabricated,which are the pump power of the laser and its frequency detuning. These diagrams show the areas ofthe parameters for which one, two, or three solutions exist and their stability. The additional numericalsimulations show the exact type of the solution in each area (such as the bright and dark solitons,the breathers, the primary and secondary Kerr combs and chaotical regimes), finally these diagramsshow the parameters of the laser needed to be choosen for the generation of the desired solution.The third chapter is dedicated to the secondary Kerr combs, which are the additional lines generatedbetween the lines of the primary comb. They appear in the anomalous dispersion regime, when thequantity of the pump photons crosses the second-order threshold, which has been found numerically

La striction diffuse et localisée sont des phénomènes précurseurs à la rupture ductile et représentent l'une des principales causes de rebut des pièces métalliques au cours de leur mise en forme. La mise en œuvre d'outils théoriques et numériques capables de prédire l'apparition de ces défauts s'avère nécessaire pour des raisons économiques et environnementales. Ces outils nécessitent en partie l'intégration d'un modèle de comportement adéquat permettant de reproduire les phénomènes physiques mis en jeu. Un tel modèle de comportement est ensuite couplé à un indicateur d'instabilité plastique offrant la possibilité de prédire de manière fiable les phénomènes de striction diffuse et localisée. Dans ce travail de thèse, nous avons considéré certains modèles d'endommagement micromécaniques basés sur l'approche de Gurson, et qui ont été couplés à différents critères d'instabilités plastiques reposant sur l'Analyse de Bifurcation. L'implantation numérique des modèles retenus a été réalisée dans le code de calcul par éléments finis Abaqus/Standard. En ce qui concerne les modèles d'endommagement, plusieurs schémas d'intégrations ont été testés afin d'analyser leur performance et leur robustesse lorsque le comportement présente un effet adoucissant. L'approche combinant le modèle de comportement et les critères de striction a été utilisée pour prédire les limites de formabilité en striction diffuse et localisée de plusieurs matériaux métalliques. Les résultats obtenus ont permis de dresser une hiérarchisation théorique et numérique des critères de striction utilisés
Diffuse and localized necking are precursors to ductile fracture, and represent one of the main causes of metal parts rejection during forming operations. The implementation of theoretical and computational tools to predict the occurrence of these defects turns out to be necessary for economic and environmental reasons. These tools require in part the introduction of an appropriate behavior model in order to reproduce the physical phenomena involved during forming operations. Such a behavior model is then coupled to a plastic instability indicator providing the ability to reliably predict diffuse and localized necking. In the present work, we considered a micromechanical damage models based on Gurson's approach, which were coupled to different plastic instabilities criteria, based on Bifurcation Analysis. The numerical implementation of these models was carried within the implicit finite element code Abaqus/Standard. With regard to the damage models, several integration schemes were tested to analyze their performance and robustness when the behavior exhibits softening effect. The approach combining the Gurson's damage model and necking criteria has been applied for the prediction of formability limits of several metallic materials. The obtained results allowed establishing a theoretical and numerical classification between the necking criteria used in this work

Στην παρούσα εργασία εξετάζεται η δυναμική συμπεριφορά αμιγούς και απλού συναγωνισμού δύο μικροβιακών πληθυσμών που αναπτύσσονται σε δύο συζευγμένους χημοστάτες. Χρησιμοποιώντας το μοντέλο Andrews για τους ειδικούς ρυθμούς ανάπτυξης και συνθήκες βαθμίδας συγκέντρωσης στην τροφοδοσία, η μελέτη του συστήματος γίνεται με εφαρμογή μεθόδων της θεωρίας διακλαδώσεων. Εξετάζοντας δύο περιπτώσεις τροφοδοσίας, παρουσία μικροοργανισμών και απουσία, κατασκευάστηκαν δύο λειτουργικά διαγράμματα ως προς το βαθμό σύζευξης r και το λόγο των όγκων λ των δύο αντιδραστήρων και βρέθηκε το είδος ευστάθειας των υπαρχουσών καταστάσεων ισορροπίας. Παρουσία μικροοργανισμών στην τροφοδοσία παρατηρήθηκαν περιοχές συνύπαρξης των δύο πληθυσμών σε μόνιμη, περιοδική και οιονεί περιοδική κατάσταση, ενώ υπάρχουν ενδείξεις και για χαοτική συμπεριφορά. Υπό στείρα τροφοδοσία βρέθηκε ότι συνύπαρξη μπορεί να επιτευχθεί μόνο σε μόνιμη και περιοδική κατάσταση σε μία ευρεία περιοχή των παραμέτρων λειτουργίας λ και r.
The dynamic behavior of pure and simple competition of two microbial populations growing in two interconnected bioreactors is investigated. Using Andrews inhibitory model and gradient in feed concentration, the use of bifurcation theory allows an in-depth analysis of the stability change mechanisms occurring in the system, when the operating parameters of the degree of coupling and the volume ratio change. Regions of species coexistence in all steady, periodic and quasi-periodic states are observed, while there is substantial indication of chaotic behavior. Under clean feed conditions coexistence is only possible in steady and periodic states.

Dans ce mémoire, on s'intéresse à l'action du groupe des transformations affines et des homothéties sur l'axe du temps des systèmes différentiels quadratiques à foyer faible d'ordre trois, dans le plan. Ces systèmes sont importants dans le cadre du seizième problème d'Hilbert. Le diagramme de bifurcation a été produit à l'aide de la forme normale de Li dans des travaux de Andronova [2] et Artès et Llibre [4], sans utiliser le plan projectif comme espace des paramètres ni de méthodes globales. Dans [7], Llibre et Schlomiuk ont utilisé le plan projectif comme espace des paramètres et des notions à caractère géométrique global (invariants affines et topologiques). Ce diagramme contient 18 portraits de phase et certains de ces portraits sont répétés dans des parties distinctes du diagramme. Ceci nous mène à poser la question suivante : existe-t-il des systèmes distincts, correspondant à des valeurs distinctes de paramètres, se trouvant sur la même orbite par rapport à l'action du groupe? Dans ce mémoire, on prouve un résultat original : l'action du groupe n'est pas triviale sur la forme de Li (théorème 3.1), ni sur la forme normale de Bautin (théorème 4.1). En utilisant le deuxième résultat, on construit l'espace topologique quotient des systèmes quadratiques à foyer faible d'ordre trois par rapport à l'action de ce groupe.
We are interessed here in the action of the group of affine transformations and time homotheties on quadratic differential systems which have a weak focus of third order. These systems are important for Hilbert sixteenth problem. The bifurcation diagram was produced using Li's normal form in the articles of Andronova [2], and Artès and Llibre [4], without using the projective plane as parameter space, and without using global methods. In [7], Llibre and Schlomiuk used the projective plane as parameter space and global geometric methods (affine and topological invariants). This diagram contains 18 phase portraits and some of these portraits are repeated in distinct parts of the diagram. This led us to ask the following question : do there exist distinct differential systems, corresponding to distinct values of the parameter, which are on the same orbit of the group action? In this master's thesis, we prove an original result : the action of the group is not trivial on Li's normal form (theorem 3.1), neither is it trivial on Bautin's normal form (theorem 4.1). Using the second result, we construct the quotient topological space of these systems with a weak focus of third order, with respect to the group action.

Ce mémoire concerne la modélisation mathématique de l’érythropoïèse, à savoir le processus de production des érythrocytes (ou globules rouges) et sa régulation par l’érythropoïétine, une hormone de contrôle. Nous proposons une extension d’un modèle d’érythropoïèse tenant compte du vieillissement des cellules matures. D’abord, nous considérons un modèle structuré en maturité avec condition limite mouvante, dont la dynamique est capturée par des équations d’advection. Biologiquement, la condition limite mouvante signifie que la durée de vie maximale varie afin qu’il y ait toujours un flux constant de cellules éliminées. Par la suite, des hypothèses sur la biologie sont introduites pour simplifier ce modèle et le ramener à un système de trois équations différentielles à retard pour la population totale, la concentration d’hormones ainsi que la durée de vie maximale. Un système alternatif composé de deux équations avec deux retards constants est obtenu en supposant que la durée de vie maximale soit fixe. Enfin, un nouveau modèle est introduit, lequel comporte un taux de mortalité augmentant exponentiellement en fonction du niveau de maturité des érythrocytes. Une analyse de stabilité linéaire permet de détecter des bifurcations de Hopf simple et double émergeant des variations du gain dans la boucle de feedback et de paramètres associés à la fonction de survie. Des simulations numériques suggèrent aussi une perte de stabilité causée par des interactions entre deux modes linéaires et l’existence d’un tore de dimension deux dans l’espace de phase autour de la solution stationnaire.
This thesis addresses erythropoiesis mathematical modeling, which is the process of erythrocytes production and its regulation by erythropeitin. We propose an erythropoiesis model extension which includes aging of mature cells. First, we consider an age-structured model with moving boundary condition, whose dynamics are represented by advection equations. Biologically, the moving boundary condition means that the maximal lifespan varies to account for a constant degraded cells flux. Then, hypotheses are introduced to simplify and transform the model into a system of three delay differential equations for the total population, the hormone concentration and the maximal lifespan. An alternative model composed of two equations with two constant delays is obtained by supposing that the maximal lifespan is constant. Finally, a new model is introduced, which includes an exponential death rate depending on erythrocytes maturity level. A linear stability analysis allows to detect simple and double Hopf bifurcations emerging from variations of the gain in the feedback loop and from parameters associated to the survival function. Numerical simulations also suggest a loss of stability caused by interactions between two linear modes and the existence of a two dimensional torus in the phase space close to the stationary solution.