Ablation laser femtoseconde de verres métalliques de Cu_x Zr_(1−x) : une étude par dynamique moléculaire

L’ablation laser de verres métalliques de CuxZr1−x (x = 0.33, 0.50 et 0.67) et d’un alliage métallique cristallin de CuZr2 dans la structure C11b a été étudiée par dynamique moléculaire (DM) combinée à un modèle à deux températures (TTM). Le seuil d’ablation (Fth) a été déterminé pour chacun des 4 échantillons et s'est avéré plus bas pour les échantillons plus riches en Cu étant donné que la cohésion du Cu est plus faible que celle du Zr dans tous les échantillons. Pour x=0.33, Fth est plus bas pour le cristal que pour l’amorphe car le couplage électron-phonon est plus faible dans ce dernier, ce qui implique que l’énergie est transférée plus lentement du système électronique vers le système ionique pour le a-CuZr2 que le c-CuZr2. La vitesse de l’onde de pression créée par l’impact du laser croît avec la fluence dans l’échantillon cristallin, contrairement aux échantillons amorphes dans lesquels sa vitesse moyenne est relativement constante avec la fluence. Ceci est expliqué par le fait que le module de cisaillement croît avec la pression pour le cristal, ce qui n’est pas le cas pour les verres métalliques étudiés. Finalement, la zone affectée par la chaleur (HAZ) a été étudiée via la profondeur de fusion et les déformations plastiques. La plus faible température de fusion des échantillons amorphes implique que la profondeur de fusion est plus importante dans ceux-ci que dans l’échantillon cristallin. Dans les verres métalliques, les déformations plastiques ont été identifiées sous forme de zones de transformation par cisaillement (STZ) qui diffusent et fusionnent à plus haute fluence. Aucune déformation plastique importante n’a été identifiée dans le c-CuZr2 mis à part de légères déformations près du front de fusion causées par les contraintes résiduelles. Ce travail a ainsi permis d’améliorer notre compréhension de l’ablation laser sur les verres métalliques et de l’étendue des dommages qu’elle peut entraîner.

Etude de la structuration laser femtoseconde multi-échelle de verres d’oxydes dopés à l’argent

La structuration laser femtoseconde de verres d’oxydes est aujourd’hui un domaine de recherche en pleine expansion. L’interaction laser-matière est de plus en plus utilisée pour sa facilité de mise en œuvre et les nombreuses applications qui découlent de la fabrication des composants photoniques, déjà utilisés dans l’industrie des hautes technologies. En effet, un faisceau d’impulsions ultracourtes focalisé dans un matériau transparent atteint une intensité suffisante pour modifier la matière en trois dimensions sur des échelles micro et nanométriques. Cependant, l’interaction laser-matière à ces régimes d’intensité n’est pas encore complètement maîtrisée, et les matériaux employés ne sont pas entièrement adaptés aux nouvelles applications photoniques. Par ce travail de thèse, nous nous efforçons donc d’apporter des réponses à ces interrogations. Le mémoire est articulé autour de deux grands volets. Le premier aborde la question de l’interaction de surface de verres avec de telles impulsions lumineuses qui mènent à l’auto-organisation périodique de la matière structurée. L’influence du dopage en ions photosensibles et des paramètres d’irradiation est étudiée afin d’appuyer et de conforter le modèle d’incubation pour la formation de nanoréseaux de surface. À travers une approche innovante, nous avons réussi à apporter un contrôle de ces structures nanométriques périodiques pour de futures applications. Le second volet traite de cristallisation localisée en volume induite en grande partie par l’interaction laser-matière. Plusieurs matrices vitreuses, avec différents dopages en sel d’argent, ont été étudiées pour comprendre les mécanismes de précipitation de nanoparticules d’argent. Ce travail démontre le lien entre la physicochimie de la matrice vitreuse et le caractère hors équilibre thermodynamique de l’interaction qui influence les conditions de nucléation et de croissance de ces nano-objets. Tous ces résultats sont confrontés à des modélisations de la réponse optique du plasmon de surface des nanoparticules métalliques. Les nombreuses perspectives de ce travail ouvrent sur de nouvelles approches quant à la caractérisation, aux applications et à la compréhension de l’interaction laser femtoseconde pour l’inscription directe de briques photoniques dans des matrices vitreuses.

The use of computer simulation for aircraft evacuation certification: a report from the VERRES project

In this paper a methodology for the application of computer simulation to the evacuation certification of aircraft is suggested. The methodology suggested here involves the use of computer simulation, historic certification data, component testing and full-scale certification trials. The proposed methodology sets out a protocol for how computer simulation should be undertaken in a certification environment and draws on experience from both the marine and building industries. Along with the suggested protocol, a phased introduction of computer models to certification is suggested. Given the sceptical nature of the aviation community regarding any certification methodology change in general, this would involve as a first step the use of computer simulation in conjunction with full-scale testing. The computer model would be used to reproduce a probability distribution of likely aircraft performance under current certification conditions and in addition, several other more challenging scenarios could be developed. The combination of full-scale trial, computer simulation (and if necessary component testing) would provide better insight into the actual performance capabilities of the aircraft by generating a performance probability distribution or performance envelope rather than a single datum. Once further confidence in the technique is established, the second step would only involve computer simulation and component testing. This would only be contemplated after sufficient experience and confidence in the use of computer models have been developed. The third step in the adoption of computer simulation for certification would involve the introduction of several scenarios based on for example exit availability instructed by accident analysis. The final step would be the introduction of more realistic accident scenarios into the certification process. This would require the continued development of aircraft evacuation modelling technology to include additional behavioural features common in real accident scenarios.

Computer simulation of VLTA evacuation performance: a report from the VERRES project

This paper reports on research work undertaken for the European Commission funded study GMA2/2000/32039 Very Large Transport Aircraft (VLTA) Emergency Requirements Research Evacuation Study (VERRES). A particular focus was on evacuation issues with a detailed study of evacuation performance using computer models being undertaken as part of Work Package 2. This paper describes this work and investigates the use of internal stairs during evacuation using computer simulation.

An analysis of passenger performance on stairs and upper deck slides during evacuation trials: a report from the VERRES project

This paper reports on research work undertaken for the European Commission funded study GMA2/2000/32039 Very Large Transport Aircraft (VLTA) Emergency Requirements Research Evacuation Study (VERRES). A particular focus of VERRES was on evacuation issues and several large-scale evacuation trials were conducted in the CRANFIELD simulator. This paper addresses part of the research undertaken for Work Package 3 by the University of Greenwich with a focus on the analysis of the data concerning passenger use of stairs and passenger exit hesitation time analysis for upper deck slides.