identifier: Badehbakhsh, S. (2021). Morphological Changes of Vanadyl Pyrophosphate due to Thermal Excursions  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: L'hydrogénophosphate de vanadyle hémihydraté (VOHPO4 · 0.5H2O) est le précurseur du pyrophosphate de vanadyle ((VO)2P2O7) (VPP), qui catalyse activement plusieurs chimies oxydantes comme le n-butane en anhydride maléique (MA). Les réacteurs à lit fluidisé et à lit fixe sont utilisés commercialement.DuPont a partiellement pratiqué cette chimie dans un réacteur à lit fluidisé circulant (CFB) à 400 °C et 4 bar. Le procédé CFB était basé sur le concept de Mars van-Krevelen dans lequel le réseau solide contribue à la majeure partie de l'oxygène de la réaction. Cependant, pour atteindre des vitesses de réaction élevées, il fallait co-alimenter en oxygène trois ensembles de spargers chacun avec 926 buses. L'activité catalytique du VPP a chuté en moins d'un mois dans l'usine pilote tandis que dans des conditions contrôlées dans des installations de laboratoire, l'activité est restée constante jusqu'à 6 mois, avec peu de signes de désactivation. Alors que les propriétés morphologiques du catalyseur en laboratoire étaient essentiellement constantes dans l'usine pilote, la surface a chuté et une fraction des particules a changé de couleur du vert/gris au noir. Comme l'usine commerciale, DuPont a co-alimenté en oxygène pur par des buses dans l'usine pilote. Au fur et à mesure que l'oxygène de la buse se mélange au gaz de recyclage qui contenait jusqu'à 20% de n-butane, la composition du gaz passe à travers l'enveloppe d'explosion. Lorsque la fraction massique de solides était faible à proximité des barboteurs, l'oxygène brûlait le n-butane et augmentait la température locale au-dessus de 700 °C, ce qui était suffisamment élevé pour noircir le catalyseur. De plus, la composition du gaz au niveau du tuyau d'échappement en aval du cyclone a également atteint les conditions de flamme froide et la température était donc suffisamment élevée pour noircir le catalyseur, principalement des fines. Dans cette recherche, nous avons noirci le catalyseur dans des conditions contrôlées pour se rapprocher des conditions de l'usine pilote et du réacteur commercial pour étudier les changements morphologiques du VPP.  ABSTRACT: Vanadyl hydrogen phosphate hemihydrate (VOHPO4 · 0.5H2O) is the precursor to vanadyl pyrophosphate, ((VO)2P2O7) (VPP), which actively catalyzes several oxidative chemistries like n-butane to maleic anhydride (MA). Both fluidized bed and fixed bed reactors are applied commercially. DuPont partially practiced this chemistry in a circulating fluidized bed reactor (CFB) at 400 °C and 4 bar. The CFB process was based on the Mars van-Krevelen concept in which the solid lattice contributes most of the oxygen to the reaction However, to achieve high reaction rates required co-feeding oxygen in three sets of spargers each with 926 nozzles. The VPP catalytic activity dropped within less than a month in the pilot plant while in controlled conditions in laboratory facilities the activity remained constant for up to 6 months, with little sign of deactivation. While the catalyst morphological properties in the laboratory were essentially constant in the pilot plant the surface area dropped, and a fraction of the particles changed color from green/gray to black. Like the commercial plant, DuPont co-fed pure oxygen through nozzles in the pilot plant. As the oxygen from the nozzle mixes with the recycle gas that contained as much as 20% n-butane, the gas composition passes through the explosion envelope. When the mass fraction of solids was low in the vicinity of the spargers, the oxygen would combust the n-butane and increase the local temperature above 700 °C, which was high enough to turn the catalyst black. Furthermore, the gas composition at the exhaust pipe downstream of the cyclone was also reached the cold flame conditions and so the temperature was high enough to turn catalyst black, predominantly fines. In this research, we turned the catalyst black under the controlled conditions to approximate the conditions of the pilot plant and commercial reactor study the morphological changes of VPP.


identifier: A. Maisonneuve, A. (2021). Proposition d'un outil d'évaluation de la performance globale de pratiques de gestion optimales basé sur la méthode multicritère d'aide à la décision AHP  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

type:
Mémoire ou thèse
NonPeerReviewed

abstract: RÉSUMÉ: L'implantation de pratiques de gestion optimales (PGOs) et leurs études ont permis de mieux comprendre leur fonctionnement et de ce fait d'améliorer les techniques d'évaluation de leur performance. Toutefois, la littérature n'offre pas de méthode d'évaluation de la performance globale d'une PGO, mais plutôt des méthodes permettant d'évaluer une PGO sous plusieurs critères. C'est pourquoi ce mémoire se penche sur la mise en oeuvre d'un outil de calcul permettant d'évaluer la performance globale d'une ou de plusieurs PGOs. Après considération, il a été décidé que l'outil de calcul serait basé sur la méthode « Analytical Hierarchy Process » (AHP), une méthode d'aide à la décision multicritère. Cette méthode permet d'intégrer facilement des poids différents pour chacun des critères d'évaluation de la performance globale. Toutefois, c'est surtout son exécution simple qui a été le point décisif dans le choix de la méthode. De plus, l'utilisation de la méthode AHP permet d'intégrer des sous-critères à l'évaluation de la performance globale. Finalement, l'outil de calcul peut évaluer plusieurs PGOs en même temps.  ABSTRACT: The implementation of best management practices (BMPs) and their studies have led to a better understanding of how they work and, as a result, to improved techniques for evaluating their performance. However, the literature does not provide a method for evaluating the overall performance of a BMP, but rather methods for evaluating a BMP under several criteria. Therefore, this thesis focuses on the implementation of a tool to evaluate the overall performance of one or more BMPs. After consideration, it was decided that the calculation tool would be based on the Analytical Hierarchy Process (AHP) method, a multi-criteria decision aid (MCDA). This method makes it easy to incorporate different weights for each of the criteria for evaluating overall performance. However, it is mainly its simple execution that was the decisive point in the choice of the method. In addition, the use of the AHP method allows for the integration of sub-criteria into the overall performance evaluation. Finally, the calculation tool can evaluate several BMPs at the same time. In order to demonstrate the applicability of the tool to assess the overall performance of BMPs, a case study is presented. The case study covers a vegetated retention basin and bioretention basin project located on Papineau Avenue in Montreal, Quebec, Canada. In the case study, the performance evaluation criteria were their capacity to retain rainfall of less than 19 mm, their capacity to control runoff water so that contaminant concentrations at the outlet of the basins respect the permitted thresholds and finally their capacity to generate savings compared to a standard development.


identifier: Capo, M. (2021). Using Topology Optimization Techniques for Preliminary Design of Stiffened Panels  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: L'optimisation topologique (OT) est un outil numérique puissant pour le design conceptuel, visant à déterminer les dispositions optimales de matériaux pour obtenir des structures rigides et légères. L'intégration complète d'un critère de prévention du flambage dans cette technique ouvrirait de nouvelles perspectives d'application dans l'industrie aérospatiale. Dans ce travail, les méthodes d'OT implicites et explicites qui considèrent, respectivement, comme variables de conception les propriétés des éléments du maillage ou un ensemble de paramètres contrôlant la géométrie des composants ont été étudiées. Ce travail de recherche vise à améliorer une procédure existante basée sur l'OT pour la conception de panneaux raidis, dans laquelle la position des raidisseurs, les connexions et la courbure de leur axe sont déterminées en utilisant l'OT. Les défis de l'optimisation des configurations de raidisseurs ont été identifiés comme étant l'imposition d'une géométrie appropriée pour obtenir des composants manufacturables et le besoin d'un compromis entre la précision du modèle et la capacité d'explorer de grands espaces de conception. La méthode Ground Structure (GSM), bien connue pour son efficacité quant à la conception de treillis et de châssis, a été reformulée pour une nouvelle application dans ce contexte en utilisant une structure de base construite avec des éléments de plaques et de poutres. Dans la conception basée sur la souplesse minimale de panneaux pressurisés, la GSM a démontré sa capacité à utiliser des maillages à faible coût de calcul et à fournir des descriptions explicites des composants. Une réduction du poids a été obtenue, mais l'ajout des contraintes de sollicitation dans les critères d'optimisation dans les développements futurs est nécessaire. La difficulté rencontrée dans l'utilisation de SIMP et GSM pour obtenir des dispositions bien définis lors qu'on considère le flambage nous a conduit à nous concentrer sur l'approche MMC (Moving Morphable Components). Dans cette méthode explicite, toutes les exigences géométriques sont facilement imposées et le nombre de variables peut être réduit pour utiliser des techniques d'optimisation globale. L'identification de la disposition des raidisseurs est formulée comme un problème de disposition de deux propriétés de rigidité équivalentes sur un maillage de plaques fixes. Cette approche avait été conçue pour une optimisation basée sur la rigidité, mais ici un critère de stabilité est considéré et des composants curvilignes sont utilisés pour représenter les parcours des raidisseurs avec une grande flexibilité. Après avoir validé le modèle simplifié pour l'analyse de flambage linéaire, la conception pour le coefficient de charge de flambage maximal est résolue à l'aide de l'algorithme Particle Swarm Optimization.  ABSTRACT: Topology Optimization (TO) is a powerful numerical tool for conceptual structural design, aiming at determining stiff and lightweight material layouts. Full integration of a buckling prevention criterion into this technique would open up new applications perspectives in the aerospace industry. This work studied implicit and explicit TO methods, which respectively consider as design variables the properties of the mesh elements or a set of parameters controlling the components'geometry. This research aimed at improving an existing TO-based procedure for stiffened panels design, in which stiffeners' position, connections, and axis path are determined by using TO. The challenges in stiffeners layout optimization were identified as being the need for imposing the appropriate geometry to obtain manufacturable components and the need for a balance between model accuracy and the ability to explore large design spaces.The Ground Structure Method (GSM), well known for truss and frame design, has been reformulated for a new application in this context by using a ground structure built with plate and beam elements. In minimum compliance design of pressurized stiffened panels, GSM has demonstrated the ability to use low-cost meshes and provide explicit component descriptions. In the example of a rectangular bulkhead, weight reduction was achieved, but the addition of stress constraints in future developments is further needed. The difficulty presented by SIMP and GSM in obtaining clear layouts when considering buckling shifted the focus to the Moving Morphable Components (MMC) approach. Within this explicit method any geometric requirement is easily imposed, and the number of variables can be reduced to use global optimization techniques. The stiffeners' layout identification is formulated as a problem of arranging two equivalent stiffness properties on a fixed plate mesh.This approach was designed for stiffness-based optimization, but here a stability criterion is considered and curvilinear components are used to represent general patterns with great flexibility. After validating the simplified model for linear buckling analysis, the design for maximum buckling load factor is solved using the Particle Swarm Optimization algorithm. It was confirmed that parallel and equidistant stiffeners are optimal for panel mainly loaded in compression, but it was also shown that curvilinear configurations can lead to weight reduction in case of panels with run-out stiffeners or high shear loads. Keywords: Topology Optimization, Stiffened Panels, Stiffeners layout, Buckling, Ground Structure, Moving Morphable Components.


identifier: Blache, H. (2021). Cartographie des applications des systèmes de transport intelligents et construction d'un modèle simple à grande échelle d'une région métropolitaine pour tester des applications communicantes  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les systèmes de transports ont un impact incontestable sur notre environnement. Même s'ils sont indispensables, ils consomment énormément de ressources et émettent une grande quantité de polluants, sans oublier les impacts sur le faune et la flore. Pour limiter et améliorer ces impacts, une des solutions est d'intégrer des technologies de télécommunications à ces systèmes : les systèmes de transport intelligents (STI). Éléments indispensables des villes intelligentes, les STI constituent un enjeu crucial pour l'avenir. Ces systèmes pourraient être une solution pour mieux répondre aux besoins de la mobilité des citoyens qui souhaitent se déplacer de manière rapide et efficace tout en minimisant les impacts négatifs du transport (accidents, pollution de l'air . . . ). Ils offrent une large panoplie d'applications dans les domaines de la sécurité, de l'efficacité, du confort et de la collecte de données. . . Leur point commun est l'utilisation des technologies de télécommunications pour échanger des informations.  ABSTRACT: The impact of transportation systems in our society today is indisputable. Indeed, even if these systems are essential in our lives, they consume a lot of resources and reject a large amount of GHGs and have a negative impact on flora and fauna. To avoid these negative impacts, certain solutions exist, such as the integration of communication technologies into transport systems, called intelligent transport systems (ITS). Cornerstones of smart cities, ITS presents significant challenges for reducing these impacts. These technologies would be answering the needs of all citizens who want to move in a timely and efficient manner while minimizing negative impacts such as road crashes and air pollution. ITS are deployed in a variety of applications in the area of safety and efficiency for example. Their common point is the use of telecommunications technologies to exchange information. Nevertheless, the implementation of ITS applications depends on the progress of telecommunications technologies. The most recent advancement and the one with the most challenges is 5G technology, which would enable improved, high-speed, low-latency communication. New telecommunications technologies can enable a wide variety of ITS applications to be implemented so that users, vehicles and road infrastructure are connected.


identifier: Sfouli, H. (2021). Étude technico-économique de la stabilisation d'argile par des résidus industriels de chaux : application au Québec  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Ce mémoire présente une étude de validité technique et économique de la stabilisation d'argile par des résidus industriels de chaux. Ces derniers constituent une ressource qui n'a, de prime abord, qu'une très faible valeur économique. Le projet vise donc à les valoriser, notamment pour la stabilisation des argiles qui constituent un sol prépondérant au Québec. Cette technique repose sur le développement des réactions pouzzolaniques entre les grains d'argiles, réactions qui rendent le sol pulvérulent après stabilisation. Un tel sol traité présente des caractéristiques mécaniques intéressantes pour la construction des routes, notamment dans les régions éloignées ou disposant de faibles ressources en matières premières granulaires. Les travaux présentés dans cette étude ont pour objectif général de comprendre comment une argile traitée se comporte à la suite de la stabilisation avec les résidus industriels de chaux et de calculer le gain économique lors d'une utilisation en substitution aux matériaux conventionnels. Pour atteindre ce but, plusieurs objectifs spécifiques ont été établis, ces derniers correspondent aux étapes suivies pour le développement de la présente étude.  ABSTRACT: This thesis presents a technical and economic study of the stabilization of clay by industrial lime residues. These residues constitute a resource which has a very low economic value. Therefore, the project aims to valorize them as stabilizer of clays which constitute a preponderant soil in Quebec. This technique is based on the development of pozzolanic reactions between the clay particles that transform the clay into a granular media after stabilization. Such a treated soil presents interesting mechanical characteristics for road construction in remote areas or regions with few resources in granular materials. The main objective of the work presented in this study is to understand how a treated clay behaves following stabilization with industrial lime residues, and to calculate the economic gain when used as a substitute for conventional materials. To achieve this goal, several specific objectives have been established, which correspond to the steps followed in the development of the present study.


identifier: Ruiz Salazar, M. (2020). Étude des facteurs d'adoption de l'infonuagique dans les secteurs de la finance et de la santé  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: À l'heure de la transformation numérique, de nouvelles technologies émergent en permanence et redéfinissent les industries, créant de nouvelles activités et de nouveaux modèles économiques. L'adoption technologique détermine la capacité de l'entreprise à mettre en œuvre ces nouvelles technologies pour obtenir un avantage concurrentiel ou simplement améliorer ses performances. Les avantages de l'adoption de nouvelles technologies sur les performances ont été démontrés en matière d'accroissement de productivité, de réduction des coûts ou d'autres dimensions non financières telles que la qualité des produits ou l'adaptabilité aux besoins des clients. Les études d'adoption se concentrent généralement sur une technologie particulière et à un certain niveau d'étude (collectif, organisationnel, ou individuel). Cette étude se concentre sur les facteurs influençant l'adoption des différents modèles de services infonuagiques (SaaS, IaaS et PaaS). L'infonuagique joue un rôle essentiel dans la transformation numérique en permettant l'émergence de nouveaux modèles économiques basés sur l'économie de plateforme. D'un point de vue scientifique, il s'avère utile de comprendre les facteurs influençant l'adoption technologique, afin d'identifier et développer des stratégies et des politiques publiques qui soutiennent l'accélération de l'adoption de l'infonuagique au Canada, qu'est à la traîne par rapport à de nombreux pays de l'OCDE. Ce faisant, elles peuvent contribuer à positionner ce dernier comme l'un des pays leaders de la numérisation.  Cette étude vise donc à comprendre l'adoption de différents modèles de prestation de services d'infonuagique dans les secteurs financier et des soins de santé au Canada par le biais d'un modèle économétrique. Ce modèle permet d'étudier à travers une analyse de panel entre 2017 et 2020, les relations entre les capacités technologiques des entreprises et l'adoption des différents modèles de prestation des services de l'infonuagique (SaaS, PaaS, IaaS) dans le secteur financier et de soins de santé. Cette première méthode est complétée par une analyse du panier de marché. Cette analyse est composée de deux parties : la première partie identifie les groupes technologiques (DBMS, BI, système de gestion du stockage, sauvegarde et récupération) qui sont adoptés en conjonction avec les différents modèles infonuagiques (SaaS, IaaS, PaaS) en utilisant l'algorithme « apriori ». L'algorithme « cspade » est ensuite mis en œuvre afin d'identifier l'ordre dans lequel les différents groupes technologiques sont adoptés ensemble. L'étude du taux d'adoption dans les deux secteurs entre 2017 et 2020 pour les différents modèles de services a permis de déterminer l'évolution du taux d'adoption dans les différentes années en identifiant une accélération notable de la diffusion des technologies infonuagiques, avec une croissance particulièrement importante du PaaS. Cette accélération pourrait s'expliquer comme une conséquence des changements apportés par la pandémie aux activités commerciales et à la vie des gens. Cette analyse du panier de marché montre que de différents modèles de services d'information sont fréquemment adoptés ensemble et que le modèle de service PaaS est très intéressant pour les entreprises qui ont une base solide en matière de données et qui ont besoin de ressources de stockage et de calcul, et donc de logiciels SGBD, IaaS et BI. D'autre part, le modèle économétrique vise à étudier l'effet de l'adoption de capacités technologiques sur l'adoption de différents modèles de services. À cette fin, deux groupes de variables dichotomiques dépendantes sont proposés, représentant les catégories « adoptant ou non — adoptant » et « acheteur actif ou inactif » des différents modèles de services. Une série de régressions logistiques de panel à effets fixes a été utilisée après avoir effectué de multiples tests de robustesse afin de stabiliser les coefficients de régression et d'obtenir une plus grande signification. Ces régressions visent à examiner l'influence de la proportion d'employés en informatique (expertise informatique), de la proportion du budget informatique allouée aux serveurs, au stockage et aux services informatiques (stratégie informatique) et du rôle des lignes de réseau (infrastructure informatique) en tant que facilitateur de l'adoption. La combinaison du modèle économétrique et de l'analyse du panier de marché nous permet d'identifier le comportement d'adoption et de fournir une explication aux résultats obtenus à partir des régressions logistiques de panel. Les résultats corroborent partiellement les hypothèses et nous permettent de conclure qu'il existe des différences dans la manière dont les capacités technologiques influencent l'adoption de chacun des trois modèles de services. Le nombre d'employés du service informatique a un effet négatif sur l'adoption du SaaS et de l'IaaS et un effet positif sur le PaaS. Le nombre de lignes réseau a un effet positif et significatif sur le SaaS et un effet négatif sur le PaaS. En revanche, la proportion du budget informatique allouée aux services a un effet négatif sur l'adoption et l'achat, sauf dans le cas de la première adoption du SaaS. Par ailleurs, la proportion du budget informatique allouée au stockage a un effet négatif sur l'IaaS et le PaaS, mais pas sur le SaaS. C'est exactement l'inverse de ce qui se passe avec la proportion du budget informatique allouée aux serveurs, qui est négative pour le SaaS et positive pour l'IaaS et L'étude du taux d'adoption dans les deux secteurs entre 2017 et 2020 pour les différents modèles de services a permis de déterminer l'évolution du taux d'adoption dans les différentes années en identifiant une accélération notable de la diffusion des technologies infonuagiques, avec une croissance particulièrement importante du PaaS. Cette accélération pourrait s'expliquer comme une conséquence des changements apportés par la pandémie aux activités commerciales et à la vie des gens. Cette analyse du panier de marché montre que de différents modèles de services d'information sont fréquemment adoptés ensemble et que le modèle de service PaaS est très intéressant pour les entreprises qui ont une base solide en matière de données et qui ont besoin de ressources de stockage et de calcul, et donc de logiciels SGBD, IaaS et BI.  D'autre part, le modèle économétrique vise à étudier l'effet de l'adoption de capacités technologiques sur l'adoption de différents modèles de services. À cette fin, deux groupes de variables dichotomiques dépendantes sont proposés, représentant les catégories « adoptant ou non — adoptant » et « acheteur actif ou inactif » des différents modèles de services. Une série de régressions logistiques de panel à effets fixes a été utilisée après avoir effectué de multiples tests de robustesse afin de stabiliser les coefficients de régression et d'obtenir une plus grande signification. Ces régressions visent à examiner l'influence de la proportion d'employés en informatique (expertise informatique), de la proportion du budget informatique allouée aux serveurs, au stockage et aux services informatiques (stratégie informatique) et du rôle des lignes de réseau (infrastructure informatique) en tant que facilitateur de l'adoption.  La combinaison du modèle économétrique et de l'analyse du panier de marché nous permet d'identifier le comportement d'adoption et de fournir une explication aux résultats obtenus à partir des régressions logistiques de panel. Les résultats corroborent partiellement les hypothèses et nous permettent de conclure qu'il existe des différences dans la manière dont les capacités technologiques influencent l'adoption de chacun des trois modèles de services. Le nombre d'employés du service informatique a un effet négatif sur l'adoption du SaaS et de l'IaaS et un effet positif sur le PaaS. Le nombre de lignes réseau a un effet positif et significatif sur le SaaS et un effet négatif sur le PaaS. En revanche, la proportion du budget informatique allouée aux services a un effet négatif sur l'adoption et l'achat, sauf dans le cas de la première adoption du SaaS. Par ailleurs, la proportion du budget informatique allouée au stockage a un effet négatif sur l'IaaS et le PaaS, mais pas sur le SaaS. C'est exactement l'inverse de ce qui se passe avec la proportion du budget informatique allouée aux serveurs, qui est négative pour le SaaS et positive pour l'IaaS etL'étude du taux d'adoption dans les deux secteurs entre 2017 et 2020 pour les différents modèles de services a permis de déterminer l'évolution du taux d'adoption dans les différentes années en identifiant une accélération notable de la diffusion des technologies infonuagiques, avec une croissance particulièrement importante du PaaS. Cette accélération pourrait s'expliquer comme une conséquence des changements apportés par la pandémie aux activités commerciales et à la vie des gens. Cette analyse du panier de marché montre que de différents modèles de services d'information sont fréquemment adoptés ensemble et que le modèle de service PaaS est très intéressant pour les entreprises qui ont une base solide en matière de données et qui ont besoin de ressources de stockage et de calcul, et donc de logiciels SGBD, IaaS et BI.  D'autre part, le modèle économétrique vise à étudier l'effet de l'adoption de capacités technologiques sur l'adoption de différents modèles de services. À cette fin, deux groupes de variables dichotomiques dépendantes sont proposés, représentant les catégories « adoptant ou non — adoptant » et « acheteur actif ou inactif » des différents modèles de services. Une série de régressions logistiques de panel à effets fixes a été utilisée après avoir effectué de multiples tests de robustesse afin de stabiliser les coefficients de régression et d'obtenir une plus grande signification. Ces régressions visent à examiner l'influence de la proportion d'employés en informatique (expertise informatique), de la proportion du budget informatique allouée aux serveurs, au stockage et aux services informatiques (stratégie informatique) et du rôle des lignes de réseau (infrastructure informatique) en tant que facilitateur de l'adoption.  La combinaison du modèle économétrique et de l'analyse du panier de marché nous permet d'identifier le comportement d'adoption et de fournir une explication aux résultats obtenus à partir des régressions logistiques de panel. Les résultats corroborent partiellement les hypothèses et nous permettent de conclure qu'il existe des différences dans la manière dont les capacités technologiques influencent l'adoption de chacun des trois modèles de services. Le nombre d'employés du service informatique a un effet négatif sur l'adoption du SaaS et de l'IaaS et un effet positif sur le PaaS. Le nombre de lignes réseau a un effet positif et significatif sur le SaaS et un effet négatif sur le PaaS. En revanche, la proportion du budget informatique allouée aux services a un effet négatif sur l'adoption et l'achat, sauf dans le cas de la première adoption du SaaS. Par ailleurs, la proportion du budget informatique allouée au stockage a un effet négatif sur l'IaaS et le PaaS, mais pas sur le SaaS. C'est exactement l'inverse de ce qui se passe avec la proportion du budget informatique allouée aux serveurs, qui est négative pour le SaaS et positive pour l'IaaS et le PaaS. Pour conclure, ces résultats doivent être interprétés avec prudence en raison des limites de l'étude et de futures recherches avec des données actualisées permettraient de tirer des conclusions.  ABSTRACT: In the age of digital transformation, new technologies are constantly emerging and redefining industries, creating new businesses and new business models. Technology adoption determines an organization's ability to implement these new technologies to gain a competitive advantage or simply improve performance. The performance benefits of adopting new technologies have been demonstrated in terms of increased productivity, reduced costs, or other non-financial dimensions such as product quality or adaptability to customer needs. Adoption studies typically focus on a particular technology and at a certain level of study (group, organizational, or individual). This study focuses on the factors influencing the adoption of different cloud service models (SaaS, IaaS, and PaaS). Cloud computing plays a key role in digital transformation by enabling the emergence of new business models based on the platform economy. From a scientific point of view, it is useful to understand the factors influencing technology adoption in order to identify and develop strategies and public policies that support the acceleration of cloud adoption in Canada, which is lagging many OECD countries. In doing so, they can help position Canada as one of the leading countries in digitization. This study therefore aims to understand the adoption of different cloud service delivery models in the financial and healthcare sectors in Canada through an econometric model. This model allows us to study, through a panel analysis between 2017 and 2020, the relationships between the technological capabilities of companies and the adoption of different cloud service delivery models (SaaS, PaaS, IaaS) in the financial and healthcare sectors.  This first method is completed by a market basket analysis. This analysis is composed of two parts: the first part identifies the technology groups (DBMS, BI, storage management system, backup, and recovery) that are adopted in conjunction with the different cloud models (SaaS, IaaS, PaaS) using the "apriori" algorithm. The "cspade" algorithm is then implemented to identify the order in which the different technology groups are adopted together.  The study of the adoption rate in both sectors between 2017 and 2020 for the different service models allowed us to determine the evolution of the adoption rate in the different years by identifying a notable acceleration in the diffusion of cloud technologies, with a particularly significant growth of PaaS. This acceleration could be explained as a consequence of the changes brought by the pandemic to business activities and people's lives. This market basket analysis shows that different information service models are frequently adopted together and that the PaaS service model is very attractive for companies that have a strong data foundation and need storage and compute resources, and thus DBMS, IaaS and BI software.  On the other hand, the econometric model aims to study the effect of technology capability adoption on the adoption of different service models. To this end, two groups of dichotomous dependent variables are proposed, representing the "adopter/non-adopter" and "active/inactive buyer" categories of different service models. A series of fixed-effects panel logistic regressions were used after conducting multiple robustness tests to stabilize the regression coefficients and achieve greater significance. These regressions aim to examine the influence of the proportion of IT employees (IT expertise), the proportion of the IT budget allocated to servers, storage, and IT services (IT strategy), and the role of network lines (IT infrastructure) as facilitators of adoption.  The combination of the econometric model and the market basket analysis allows us to identify adoption behavior and provide an explanation for the results obtained from the panel logistic regressions. The results partially support the hypotheses and allow us to conclude that there are differences in how technology capabilities influence adoption of each of the three service models. The number of IT staff has a negative effect on SaaS and IaaS adoption and a positive effect on PaaS. The number of network lines has a positive and significant effect on SaaS and a negative effect on PaaS. On the other hand, the proportion of the IT budget allocated to services has a negative effect on adoption and purchase, except in the case of first-time SaaS adoption. On the other hand, the proportion of IT budget allocated to storage has a negative effect on IaaS and PaaS, but not on SaaS. This is exactly the opposite of what happens with the proportion of the IT budget allocated to servers, which is negative for SaaS and positive for IaaS and PaaS. To conclude, these results should be interpreted with caution due to the limitations of the study and future research with updated data would allow conclusions to be drawn.


identifier: Openja, M. (2021). An Empirical Study of Testing and Release Practices for Machine Learning Software Systems  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Nous assistons à une adoption croissante des algorithmes d'apprentissage automatique et d'apprentissage profond dans de nombreux systèmes logiciels, y compris dans des domaines critiques telque la santé et les transports. D'une part, assurer la qualité logicielle de ces systèmes est encore un défi ouvert pour la communauté des chercheurs, principalement en raison de la nature inductive de l'apprentissage automatique. Mais, d'un autre côté, les équipes d'ingénierie et de mise en production de systèmes intégrant l'intelligence artificielle, sont tenues de fournir continuellement des produits logiciels de haute qualité aux utilisateurs. Récemment, la communauté de génie logiciel a commencée à adapter plusieurs concepts des tests de logiciels traditionnels, tels que les tests par mutation, afin d'améliorer la fiabilité des systèmes logiciels basés sur l'apprentissage automatique. De plus, pour faciliter le processus de livraison de ces systèmes, les éditeurs de logiciels proposent de nouveaux changements dans leur processus de mise en production qui s'adaptent aux nouvelles technologies telles que le dé- ploiement continu et l'Infrastructure-as-Code. Cependant, les ingénieurs en charge de la mise en production de ces logiciels éprouvent des difficiles d'implémentation de ces technologies et ont recours à des sites Web de questions et réponses tels que StackOverflow pour trouver des réponses. Concernant la qualité des systèmes logiciels basés sur l'apprentissage automatique, il n'est pas clair si les techniques de test proposées dans les travaux de recherche académiques sont adoptées en pratique. De plus, il existe très peu d'information sur les stratégies de test employés par les ingénieurs des systèmes logiciels basés sur l'apprentissage automatique.  ABSTRACT: We are witnessing an increasing adoption of machine learning (ML) and deep learning (DL) algorithms in many software systems, including safety-critical systems such as health care systems or autonomous driving vehicles. On the one hand, ensuring the software quality of these systems is yet an open challenge for the research community, mainly due to the inductive nature of ML software system. But, on the other hand, the ML and the Release engineering teams are continuously required to deliver high-quality ML software products to the end-user. Few recent research advances in the quality assurance of ML systems have been adapting different concepts from traditional software testing, such as mutation testing, to help im- prove the reliability of ML software systems. Also, to assist in the delivery process of these systems, modern ML software companies are proposing new changes in their delivery process that adapt to new technologies such as continuous deployment and Infrastructure-as-Code. However, the ML and release engineers still find these practices challenging and resort to question and answer websites such as StackOverflow to find answers. For the ML software quality, it is unclear if any of the proposed testing techniques from research are adopted in practice. Moreover, there is little empirical evidence about the testing strategies of ML engineers. Software testing and release engineering together are important for the efficient delivery of reliable ML applications.


identifier: Mas, V. (2021). L'intégration de l'évaluation de l'écosystème d'innovation à la prise de décision en entreprise : une étude de cas de transformation numérique dans le secteur aérospatial  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: L'évolution et la réussite des entreprises sont de plus en plus liées à leur intégration aux écosystèmes qui les entourent. La prise en compte de ces écosystèmes est donc primordiale pour chaque entreprise qui souhaite déterminer son positionnement stratégique. L'objectif de ce mémoire de maîtrise est de proposer une méthode et de fournir les informations nécessaires à un positionnement stratégique prenant en compte l'écosystème de l'entre-prise. L'étude de cas porte sur une entreprise fournissant des solutions pour aider d'autres acteurs à réaliser leurs transformations numériques. Cette entreprise sera appelée l'entreprise θ. Elle appartient à un grand groupe du domaine de la défense et de l'aérospatiale. Le cas d'étude permet de tester les méthodes proposées. La question de recherche est la suivante : « Comment intégrer la prise en compte de l'écosystème à une méthode de positionnement stratégique ? ». Afin de répondre à cette question, des cartographies de l'écosystème de défense et d'aérospatiale canadien et de l'écosystème interne au groupe d'appartenance de l'entreprise étudiée ont d'abord été réalisées. Un questionnaire visant à évaluer la maturité d'une entité à adopter l'intelligence artificielle (IA) a ensuite été créé. Des entrevues et une enquête utilisant ce questionnaire ont ensuite été réalisées. Les entrevues contenaient des questions ouvertes visant notamment à comprendre la perception de l'écosystème par le répondant, ses ambitions en termes d'IA et les principaux bloquants qui l'empêchent d'implémenter les technologies de l'IA. On remarque par exemple que l'accès à des données fiables et en quantité pose encore problème pour de nombreux répondants. Le questionnaire vise quant à lui à permettre de calculer un indicateur de mesure de la maturité d'une entreprise à utiliser l'IA en se basant sur 4 piliers : technologique, financier, culturel et organisationnel. Enfin, une adaptation de la méthode de conception de feuilles de route « S-Plan » a été proposée et réalisée avec l'entreprise  à partir des informations obtenues par les différentes cartographies, les résultats des entrevues et du questionnaire. Ces différentes informations ont servi de point de départ aux ateliers de conception de feuilles de route. Le premier atelier a permis de définir une feuille de route générale et d'identifier des sujets d'intérêt par une approche innovation par l'o˙re/innovation par la demande (techno push/market pull). Des ateliers spécialisés ont ensuite été organisés afin de définir une feuille de route centrée sur chacun de ces sujets. Le modèle de conception de feuilles de route précédé d'une cartographie d'écosystème proposé dans ce mémoire et testé avec l'entreprise  a permis de répondre aux objectifs de recherche. La méthode permet en effet de définir un positionnement stratégique prenant en compte l'écosystème pour une entreprise technologique fournissant des solutions en IA. L'adoption de l'IA nécessitant une certaine maturité technologique avant de pouvoir être implémenté, l'analyse de données secondaires a d'abord permis de repérer les entités les plus prêtes à utiliser l'IA, le recueil de données par une méthode mixte (entrevues et questionnaires) a ensuite aidé à bien comprendre les besoins et bloquants des différents acteurs de l'écosystème vis-à-vis de l'IA. Ces données ont pu être intégrées au processus de conception de feuilles de route en tant qu'informations sur les besoins de l'écosystème auxquels l'entreprise pourrait répondre. L'approche innovation par l'o˙re/innovation par la demande mise en place a ensuite permis de confronter ces besoins aux capacités technologiques existantes de l'entreprise afin de déterminer les solutions technologiques à développer se basant sur les capacités technologiques de l'entreprise et permettant de répondre à de réels besoins identifiés au sein de l'écosystème.  ABSTRACT: The evolution and success of companies is increasingly linked to their integration into the ecosystems that surround them. Taking these ecosystems into account is therefore essential for each company that wishes to determine its strategic positioning. The objective of this master's thesis is to propose a method and to provide the necessary information for a strategic positioning taking into account the company's ecosystem. The case study focuses on a company that provides solutions to help other players achieve their digital transformations. This company will be referred to as the company. It belongs to a large group in the field of defense and aerospace. The case study allows us to test the proposed methods. The research question is the following: "How to integrate the consideration of the ecosystem into a strategic positioning method?". In order to answer this question, mappings of the Canadian defense and aerospace ecosystem and of the ecosystem internal to the company's group were first produced. A questionnaire to assess an entity's readiness to adopt artificial intelligence (AI) was then created. Inter-views and a survey using this questionnaire were then conducted. The interviews contained open questions aimed at understanding the respondent's perception of the ecosystem, their ambitions in terms of AI and the main obstacles that prevent them from implementing AI. For example, access to reliable data in quantity is still a problem for many respondents. The questionnaire aims to calculate an indicator to measure the maturity of a company to use AI based on 4 pillars: technological, financial, cultural and organizational. Finally, an adaptation of the "S-Plan" roadmap method was proposed and carried out with the com-pany based on the information obtained from the various maps, the results of the interviews and the questionnaire. This information served as a starting point for the roadmap design workshops. The first workshop defined a general roadmap and identified topics of interest through a techno push/market pull approach. Specialized workshops were then organized to define a roadmap focused on each of these topics. The roadmap design model preceded by an ecosystem mapping proposed in this dissertation and tested with the company allowed us to meet the research objectives. The method allows to define a strategic positioning taking into account the ecosystem for a technology company providing AI solutions. Since the adoption of AI requires a certain technological maturity before it can be implemented, the analysis of secondary data first made it possible to identify the entities most ready to use AI. The collection of data using a mixed method (interviews and questionnaires) then helped to understand the needs and blocking factors of the various actors in the ecosystem in relation to AI. This data could be integrated into the roadmap design process as information on the ecosystem needs that the company could address. The market pull/techno push approach then allowed us to compare these needs with the company's existing technological capabilities in order to determine the technological solutions to be developed, based on the company's technological capabilities and enabling to meet the real needs identified within the ecosystem.


identifier: Grofti, Z. (2021). Caractérisation et simulation du procédé d'infusion indirecte de résine pour fabriquer des pièces composites de grande dimension  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les pales d'éolienne sont fabriquées en matériaux composites par un procédé de moulage liquide appelé infusion de résine. Ce procédé consiste à disposer un renfort fibreux sec sur un moule rigide avant de le recouvrir par une pellicule plastique flexible scellée autour du périmètre du moule. Un vide est appliqué dans la cavité ainsi créée et une résine thermodurcissable imprègne alors la préforme sous l'effet du gradient de pression. Quand une couche d'un matériau drainant, c'est-à- dire d'un matériau de perméabilité beaucoup plus grande, est déposée au-dessus de la préforme, ce procédé est appelé « infusion indirecte » par opposition avec l'« infusion directe » en l'absence d'un tel milieu drainant. L'infusion indirecte permet la fabrication de pièces de grande taille comme les pales d'éolienne, mais sa maîtrise implique une compréhension avancée des phénomènes qui gouvernent les mécanismes d'imprégnation, une caractérisation complète des matériaux utilisés, et des simulations numériques complètes, robustes et exactes. Cependant, les approches expérimentales présentement utilisées pour caractériser les renforts fibreux ne reflètent pas fidèlement les phénomènes particuliers à l'infusion de résine, comme la décompaction du renfort pendant le remplissage, et l'interaction avec les milieux drainants de haute perméabilité. De plus, les outils actuels de simulation numérique ne reproduisent pas précisément tous les détails du procédé. Des temps de calcul prohibitifs ne permettent pas non plus de réaliser facilement des simulations tridimensionnelles pour optimiser la fabrication de pièces aussi grandes et complexes comme les pales d'éolienne. L'objectif de cette recherche est donc de suggérer une approche expérimentale simple et robuste pour caractériser la compressibilité et la perméabilité des renforts fibreux utilisés pour fabriquer des pales d'éolienne. Une stratégie de simulation permettant de prédire rapidement et fidèlement les temps de remplissage des pièces est également proposée. Ce mémoire débute par un état de l'art de la fabrication des pales d'éolienne. Une revue de la littérature scientifique illustre ensuite les propriétés critiques régissant le procédé d'infusion de résine, ainsi que les aspects théoriques, numériques et expérimentaux permettant de l'optimiser. On détaille ensuite l'approche expérimentale, qui consiste à obtenir un modèle de compressibilité des matériaux à caractériser en moule rigide, puis à mesurer leur perméabilité dans des conditions reproduisant le plus fidèlement possible le procédé de fabrication industrielle. Ensuite, une stratégie de simulation 2D reproduisant simplement et avec robustesse des écoulements en infusion indirecte permet d'identifier la perméabilité transverse des préformes.  ABSTRACT: Wind turbine blades are made of composite materials by a liquid molding process called resin infusion. This process consists of placing a dry fibrous reinforcement in a rigid mold cavity and covering it with a flexible plastic film sealed around its edges. Vacuum is then applied in the cavity to drive the flow of a thermosetting resin that impregnates the preform. A distribution medium, namely a layer of much larger permeability than the preform, can be laid out above the preform to facilitate the resin flow and manufacture large parts such as wind turbine blades. This process is then called “indirect infusion” as opposed to “direct infusion” when no distribution medium is used. Mastering indirect infusion requires understanding the phenomena that govern the impregnation mechanism, a comprehensive characterization of the reinforcing materials and distribution media, and accurate and robust numerical simulations. The experimental approaches currently used to characterize the fibrous reinforcements do not fully reflect the phenomena specific to resin infusion, such as the decompaction of the fibrous reinforcement during filling, and the interaction with the high permeability distribution media. In addition, current process simulation software does not accurately reproduce all the details of resin infusion, and prohibitive calculation times do not allow three-dimensional simulations to be easily carried out to optimize the manufacture of large and complex composite parts. The objective of this research consists of proposing a simple and robust experimental approach to characterize the compressibility and permeability of the fibrous reinforcements used to manufacture wind turbine blades. A simulation strategy for quick and accurate predictions of filling times is also proposed. This thesis begins by presenting the state of the art on the manufacture of wind turbine blades. A scientific literature review then introduces the critical properties governing indirect resin infusion, as well as the theoretical, numerical and experimental aspects of process optimization. The experimental approach is then detailed. It consists of obtaining the compressibility model of the fibrous reinforcement in rigid mold experiments, then its flexible permeability by direct infusion under conditions similar to industrial manufacturing processes. Next, a simple and robust 2D simulation strategy allows identifying the transverse permeability of the preform by reproducing flows in indirect infusion.


identifier: Assaday Caillot de Montureux, T. (2021). Modélisation numérique de l'interaction entre un écoulement diphasique et un profil de turbine hydroélectrique aéré  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Aujourd'hui encore, la production d'énergie représente la première source d'émissions de gaz à effets de serre dans l'atmosphère. Ce constat pousse nos sociétés à devoir repenser la manière dont elle produit l'électricité, pour s'orienter vers des solutions plus propres, avec notamment les énergies renouvelables. Dans ce contexte, le développement de technologies pour limiter l'impact des installations de production d'énergies renouvelables est un défi capital pour les ingénieurs d'aujourd'hui et de demain. Ce travail s'inscrit dans cette lignée, avec pour objectif de proposer des méthodes de résolution pour les écoulements diphasiques sur des profils de turbine en condition d'aération pour pouvoir obtenir les efforts qui s'exercent dessus. Pour ce faire, nous présenterons les différents modèles d'interaction entre phases dans un tel écoulement ainsi que les modèles de turbulence utilisés pour la résolution. Le modèle de turbulence est validé sur des cas expérimentaux, et l'impact des différents modèles d'interaction est évalué. Mots-clés : CFD, écoulements diphasiques, Euler-Euler, hydroélectricité.  ABSTRACT: This work attempts to propose a method for solving two-phase flows around a profile from an hydroelectric turbine, in order to determine the forces that results from the flow. In order to do so, we review the different methods of resolution for two-phase flows, the different models of interaction between phases and the adequate turbulence model. The solving method is then tested using experimental cases, and the impact of the different interaction models is asserted. Keywords: CFD, two-phase flows, Eulerian-Eulerian, hydroelectricity.


identifier: Sansone, A. (2021). Modélisation numérique tridimensionnelle directe de l'évolution d'une bulle d'air dans un écoulement d'eau  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Ce mémoire présente le développement d'une méthode numérique de résolution des écoule- ments fluides à plusieurs phases basée sur la résolution des équations de Navier-Stokes avec suivi d'interface interfluide. La méthode développée permet la résolution fine de l'évolution de bulles dans un écoulement liquide. Une formulation Arbitraire Lagrangienne-Eulerienne (ALE) couplée à la Méthode des Éléments Finis (MEF) permet une imposition directe des conditions aux limites au niveau de l'interface diphasique. Deux d'entre elles sont particuliè- rement discutées dans ce mémoire : la tension superficielle qui est déterminée implicitement avec l'opérateur de Laplace-Beltrami, et une condition de régularisation du maillage. Ces termes ont été implémentés tridimensionnellement dans le programme numérique CADYF. Une étape de vérification et validation à l'aide de cas tests permet de démontrer le bon déve- loppement de ces conditions aux limites. On verra qu'un léger problème de conservation de masse subsiste, mais qu'il reste négligeable si le maillage est pertinemment choisi. En sommes, le code CADYF ainsi étendu permet de simuler avec précision l'évolution d'une ou plusieurs bulles d'air dans un écoulement d'eau. Il pourrait être réutilisé dans l'état pour obtenir de plus amples résultats concernant les effets induits par une bulle sur une autre.  ABSTRACT: This thesis present a development of a numerical method for solving multiphasic fluid flows. This resolution is made by solving the Navier-Stokes equations, with interface tracking. This method allows an acute resolution of a bubbles group evolution in a liquid flow. An Arbi- trary Lagrangian-Eulerian formulation linked with the Finite Element Method allows a direct application of boundary conditions at the biphasic interface. Two of them are especially dis- cussed in this thesis : surface tension which is implicitly identified by the Laplace-Beltrami operator, and a mesh regularization condition. Both has been implemented in three dimen- sions into the numerical program CADYF. Verification and validation cases has been led in order to ensure the proper implementation of these boundary conditions. We will see that a little mass conservation problem still occur. However, this problem is insignificant if the mesh is well choosen. Thus, this extended CADYF version allows to accurately simulate one or several air bubbles progress in a water flow. This work could be reused to acquire more results regarding to effects induced by a bubble on another one.


identifier: Nassar, F. (2021). Force Analysis of Minimal Self-adaptive Fingers Using Variations of Four-Bar Linkages  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les préhenseurs sont l'un des éléments les plus critiques et les plus importants dans le domaine de la robotique car elles sont le moyen par lequel le robot interagit avec son environnement. L'utilisation typique d'un actionneur pour chaque degré de liberté (DDL) de la pince conduit généralement à des conceptions très complexes et à des algorithmes avancés pour le contrôle des moteurs et des capteurs impliqués. Cependant, les pinces auto-adaptatives ou aussi communément appelées sous-actionnées ont généralement une conception et un contrôle beaucoup plus simples du fait de leur capacité à s'adapter à la forme de l'objet à saisir. Par conséquent, les pinces auto-adaptatives font l'objet d'un nombre croissant de recherches en raison de leur faible coût et de leur simple fabrication et contrôle. Par rapport aux recherches précédentes, ce travail ne vise pas à rendre les doigts auto-adaptatifs plus capables mais plus simples. Une tendance courante dans la recherche est de se concentrer sur l'amélioration des solutions existantes en ajoutant de nouvelles pièces, capteurs ou actionneurs, ce qui complexifie souvent les conceptions. Une autre approche, tout comme l'approche proposée ici, consiste à rendre la conception aussi simple que possible et à analyser le compromis qui en résulte entre complexité et performance. Dans ce but, quatre versions de doigts auto-adaptatifs basés sur le mécanisme à un DDL le plus simple, le mécanisme à quatre barres, sont présentées dans ce travail. Cependant, quatre variantes de ce mécanisme sont discutées, dont certaines avec un joint prismatique. Ces doigts sont conçus dans le but d'être attachés et utilisés avec les mêmes pinces de translation standard que l'on trouve dans les industries de fabrication et d'emballage car elles sont aussi simples à contrôler que les mâchoires monolithiques standard, mais offrent également une adaptabilité de forme aux objets. Le but ultime de ce travail est d'évaluer si les liaisons les plus simples pour les doigts adaptatifs peuvent produire le même niveau de performance en termes de forces de préhension que des conceptions plus complexes. À cette fin, des recherches antérieures sont d'abord présentées afin d'acquérir plus de connaissances sur le sujet. Une analyse de force et une optimisation sur les quatre conceptions à l'aide d'une analyse kinétostatique et de trois critères d'optimisation sont ensuite présentées et les résultats sont présentés et discutés. Enfin, trois conceptions potentiellement plus efficaces avec des joints prismatiques sont présentées. À la lumière de cette étude, il est montré que des conceptions plus simples ne signifient pas nécessairement des performances plus faibles, car les résultats peuvent être considérés comme au moins comparables à d'autres conceptions entièrement actionnées.  ABSTRACT: Grippers are one of the most critical and important elements in the field of robotics because they are the means by which the robot interacts with its surroundings. The typical use of one actuator for each degree- of-freedom (DOF) of the gripper generally leads to very complex designs and advanced algorithms for the control of the motors and the sensors involved. However, self-adaptive or also commonly called underactuated grippers generally have a much simpler design and control because of their ability to adapt to the shape of the object to be seized. Therefore, self-adaptive grippers are the focus of a growing number of research because of their low cost and simple manufacturing and control. Compared to previous research, this work does not aim at making self-adaptive fingers more capable but simpler. One common trend in research is to focus on improving existing solutions by adding new parts, sensors, or actuators, often complexifying designs. Another, just like the approach proposed here, is to focus on making the design as simple as possible and to analyse the resulting trade-off between complexity and performance. To this aim, four versions of self-adaptive fingers based on the simplest one DOF linkage, the four-bar linkage, are presented in this work. However, four variations of four-bar linkages are discussed including some with a prismatic joint. These fingers are designed with the aim of being attached to and used with the same standard translational grippers as one finds in the manufacturing and packaging industries since they are as simple to control as the standard monolithic jaws, but also offer shape adaptability to the objects. The ultimate purpose of this work is to evaluate whether simplest linkages for adaptive fingers can produce the same level of performance in terms of grasp forces as more complex designs. To this aim, previous research is presented first in order to gain more knowledge on the topic. A force analysis and optimization on the four designs using a kinetostatic analysis and three optimization criteria are then presented and results are shown and discussed. Finally, three potentially more efficient designs with prismatic joints are presented. In the light of this study, it is shown that simpler designs do not necessarily mean weaker performance, as the results can be considered at least comparable with other fully actuated designs.


identifier: Daoust, P. (2021). Étude des propriétés physiques d'alliages de nitrure d'aluminium et de nitrures de terres rares  [Thèse de doctorat, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Le développement de nouveaux matériaux piézoélectriques (PÉ) pour les applications de microsystèmes électromécaniques (MSEM) a mené à la découverte des alliages substitutifs en phase wurtzite de nitrure d'aluminium et de nitrure de scandium (w-ScxAl1−xN) de forte activité PÉ. Les alliages w-ScxAl1−xN sont des exemples d'alliage en phase wurtzite de nitrure d'aluminium et de nitrure de terre rare (w-TRxAl1−xN). La recherche scientifique sur les matériaux hautement PÉ compatibles avec les procédés MSEM est encore d'actualité. Dans une perspective d'ingénierie des matériaux, cette thèse établie l'impact de la configuration du sous-réseau métallique et d'une contrainte résiduelle biaxiale sur les propriétés PÉ, élastiques et diélectriques d'alliages w-ScxAl1−xN. De plus, ces mêmes propriétés sont rapportées pour d'autres alliages w-TRxAl1−xN où TR sont l'yttrium et sept lanthanides. La modélisation numérique basée sur la théorie de la fonctionnelle de densité et son extension en perturbation est privilégiée dans les travaux. Les alliages sont représentés avec des supermailles de structures quasi aléatoires spéciales. De plus, les éléments de lantha-nides sont représentés en incluant la couche électronique 4f de leur ion +3 dans le cœur des pseudopotentiels. Les calculs sont effectués avec le logiciel ABINIT. Une dépendance significative des coefficients de rigidité cE33 et PÉ e33 sur la configuration du sous-réseau métallique du w-Sc0.5Al0.5N est retrouvée et le coefficient PÉ d33,f est estimé varier entre 9.3 et 41.4 pm V−1 pour les alliages modélisés. L'analyse des résultats démontre que ceci est consistant avec le modèle établi du comportement PÉ des alliages w-ScxAl1−xN. Il est démontré qu'une contrainte biaxiale en tension améliore les facteurs de mérite e31,f d33,f et k233,f d'alliages w-ScxAl1−xN d'une façon analogue à l'augmentation de la fraction x de nitrure de scandium. La modification du caractère hexagonal de l'alliage par la contrainte est suggérée. L'étude comparative des propriétés d'alliages w-TRxAl1−xN mène à la conclusion que ces matériaux possèdent des propriétés PÉ, élastiques et diélectriques similaires. L'impact négatif de la taille importante des ions TR +3 sur le coefficient PÉ e33 est aussi suggéré. Le calcul des facteurs de mérite d33,f et k233,f démontre que de nombreux w-TRxAl1−xN sont avantageux par rapport au nitrure d'aluminium pour les microdispositifs PÉ. Ces travaux améliorent la compréhension des propriétés physiques des alliages w-TRxAl1−xN. De plus, ils mettent en évidence la possibilité d'optimiser la performance des w-ScxAl1−xN avec les variables de contrainte biaxiale et de configuration du sous-réseau métallique. Finalement, des alternatives aux alliages w-ScxAl1−xN pour les applications de microdispositifs PÉ, comme les w-YbxAl1−xN, sont suggérées.  ABSTRACT: Wurtzite-like substitutional alloys of aluminum nitride and scandium nitride (w-ScxAl1−xN) with high piezoelectric (PE) activity have been discovered following research and development work on new PE materials for microelectromechanical systems (MEMS). The w-ScxAl1−xN alloys are part of the family of wurtzite-like substitutional alloys of aluminum nitride and rare earth nitride (w-RExAl1−xN). Research on high performance PE materials compatible with MEMS processes remains active today as a consequence of industrial demand. In a perspective of material engineering, this thesis established the impact of the metallic sub-lattice configuration and biaxial residual stress on the PE, elastic and dielectric properties of w-ScxAl1−xN alloys. In addition, these same properties are reported for other w-RExAl1−xN alloys, where RE are yttrium and seven lanthanides. A theoretical methodology based on density functional theory and density functional per-turbation theory is utilized to calculate the alloy properties. Alloys are represented with superlattices and special quasi-random structures. In addition, the lanthanide elements are represented by including the 4f electronic shell of their +3 ion in the core of pseudopotentials. The calculations are performed with the ABINIT software package. A significant dependence of the sti˙ness cE33 and PE e33 coeÿcients on the configuration of the metal sub-lattice of w-Sc0.5Al0.5N is found and the thin film coeÿcient d33,f is estimated to vary between 9.3 and 41.4 pm V−1 for the considered alloys. Analysis of the results demonstrates that this is consistent with the established PE behavior model of w-ScxAl1−xN. Also, the thin film figures of merit e31,f , d33,f and k233,f of w-ScxAl1−xN alloys are found to be sensitive to a residual in-plane biaxial stress in a manner analogous to the increase of the fraction of scandium nitride x. It is suggested that a tensile biaxial stress promotes the hexagonal character of the alloy, leading to an increase of its PE activity. The comparative study of the properties of w-RExAl1−xN alloys demonstrates that these materials have similar PE, elastic and dielectric properties. The negative impact of the large size of +3 RE ions on the e33 coeÿcient is also established. The calculation of their figures of merit d33.f and k233.f suggests that many w-RExAl1−xN alloys are preferable to aluminum nitride for PE microdevices. This work improves our understanding of the physical properties of w-RExAl1−xN alloys. In addition, it demonstrates that the metal sub-lattice configuration and biaxial residual stress can be optimization variables for the performance of w-ScxAl1−xN alloys. Finally, alternatives to w-ScxAl1−xN alloys for PE microelectromechanical systems applications, such as w-YbxAl1−xN, are suggested.


identifier: Bouattour, O. (2021). Caractérisation de l'impact de cellules de biorétention sur la qualité et la quantité des eaux pluviales à Trois-Rivières, Québec  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: L'urbanisation et les changements climatiques ont tendance à accentuer les débordements d'égouts unitaires. Ces débordements ou surverses peuvent entraîner une diminution de la qualité des eaux de surface et une dégradation de l'environnement. Pour cela, la gestion des eaux pluviales en milieu urbain est devenue une nécessité. Des cellules de biorétention (CBR) en tant que pratique de gestion optimale (PGO) ont été installées sur la rue Saint-Maurice à Trois-Rivières, Québec. L'objectif principal de ce projet est de caractériser l'impact de la mise en place de ces cellules sur la qualité et la quantité des eaux pluviales en milieu urbain. Pour ce faire, la méthodologie adoptée se divise en deux parties. La première phase est de réaliser des campagnes d'échantillonnage en temps sec, en temps de précipitations et en période de fonte des neiges à une échelle réelle sur le terrain, en plus d'effectuer les analyses de qualité nécessaires au laboratoire. La deuxième phase consiste à utiliser le modèle hydraulique SWMM pour la modélisation des CBR en utilisant les données pluviométriques et les données de débits réelles afin d'évaluer leur performance en termes de réduction des volumes de ruissellement et des débits de pointe.  ABSTRACT: Urbanization and climate change tend to increase combined sewer overflows. These overflows can lead to surface water contamination and environmental quality degradation. Therefore, the stormwater management in urban areas has become a necessity. Bioretention cells as storm water controls have been implemented on Saint-Maurice Street in Trois-Rivières, Quebec. The main objective of this study is to characterize the impact of these cells on the stormwater quality and quantity in urban areas. For this purpose, the methodology used was divided into two parts. The first was to proceed with sampling and analysis in dry weather, in wet weather and in periods of snowmelt at the field scale. The second part was to use the Storm Water Management Model (SWMM) for modeling bioretention cells using real rainfall and flow data, to assess their performance in terms of reducing runoff volumes and peak flows. Field sampling for experimental monitoring took place in 2019, 2020 and 2021. The results concluded that bioretention cells are overall efficient in terms of flow and pollutant retention. They are able to reduce peak flow by 74.2%, phosphorus from 47.6% to 93.5% and metals from 8.5% to 94.7%. However, the release of nitrogen and organic carbon was observed in most of the tests.


identifier: Ghaedsharaf, M. (2021). Multiscale Numerical Simulation of Biaxial Braids with Discrete Fibers for Manufacturing Thermoplastic Composite Rods Using Braid-trusion  [Thèse de doctorat, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Peu  de  techniques  entièrement  automatisées  sont  disponibles  pour  fabriquer  des  polymères  renforcés de fibres. L'une de ces techniques est la braid-trusion thermoplastique, qui combine deux  techniques hautement automatisées : le tressage et la pultrusion. Dans le procédé de braid-trusion  thermoplastique, un mélange tressé de fibres thermoplastiques et de renfort est tiré dans un moule  chauffé pour faire fondre les fibres thermoplastiques. Ce mélange est par la suite solidifié par un  moule  de  refroidissement.  Le  procédé  de  braid-trusion  thermoplastique  est  encore  en  cours  de  développement et n'est pas largement employé sur le marché. Un obstacle majeur est le manque de  simulation permettant de prédire la déformation de la tresse pendant le procédé ainsi que de prédire  l'architecture  finale  du  textile.  La  simulation  du  procédé  braid-trusion  est  une  tâche  difficile  en  raison du processus de formation complexe, de l'architecture  complexe de la tresse, de la nature  discrète  inhérente  à  plusieurs  échelles  des  fils  et  des  interactions  de  friction  entre  les  fibres.  Ici,  nous introduisons une méthodologie de simulation numérique pour le processus de braid-trusion  thermoplastique en utilisant un modèle multiéchelle par éléments finis validé expérimentalement.  Trois objectifs sont définis pour mener à bien cette recherche.  Le  premier  objectif  est  de  développer  une  méthodologie  de  conception  simple  basée  sur  la  géométrie  des  tresses  biaxiales  pour  fabriquer  une  tige  thermoplastique  tressée  en  utilisant  une  ligne de pultrusion à plusieurs moules chauffants. Pour concevoir le procédé, trois paramètres du  taux  de  sur  remplissage  (taux  de  reflux  excessif  de  la  résine),  l'angle  nominal  de  la  tresse  et  la  fraction volumique des fibres sont calculés à chaque sortie de moule. Le diamètre de la tresse et la  longueur du pas à l'intérieur des  moules sont estimés grâce à une relation géométrique  de tresse  simplifiée. La conception proposée est utilisée avec succès pour fabriquer une tige tressée biaxiale  en  utilisant  des  fibres  de  carbone  mélangées  à  du  PEI.  La  caractérisation  microscopique  des  sections  transversales  de  la  tige  montre  un  lit  de fibres  tressées  entièrement  imprégné,  une  zone  sans vide et une bonne répartition des fibres. Pour explorer les impacts de la tension de la bobine  de  fibres,  trois  expériences  avec  différente  tension  de  bobine,  soit  une  faible  (2.5  N),  une  modérément élevée (40 N) et une élevée (80 N) sont examinées. La vitesse de procédé est évaluée  en réalisant deux expériences avec des vitesses de traitement modérément faibles (50 mm/min) et  modérément  élevées  (150  mm/min).  La  température  du  moule  de  refroidissement  est  également  scrutée en faisant varier trois températures : Tg (température de transition vitreuse du PEI), Tg/2 et  Tg/4. Une imprégnation parfaite, une teneur sans vide et un excellent fini de surface sont obtenues  avec une tension de bobine de 2.5 N, une vitesse de procédé de 50 mm/min et des températures de  refroidissement de Tg/2 et Tg/4.  ABSTRACT: Few  fully  automated  and  continuous  techniques  are  available  to  manufacture  fiber-reinforced  polymers. One of these techniques is thermoplastic braid-trusion, combining two high-automated  techniques of braiding and pultrusion. In the thermoplastic braid-trusion forming process, a mixture  of thermoplastic and reinforcement fibers is pulled into a heated die directly after braiding to melt  the thermoplastic fibers and is consecutively solidified in a cooling die. The thermoplastic braid- trusion process is still under development and has not yet become a mass production process in the  market. A major hurdle in the path toward that goal is that there is no simulation process readily  available to understand the complex deformation of the braid during the braid-trusion process as  well as to predict final textile architecture. Simulation of the braid-trusion process is a challenging  task due to the complex forming process, intricate braid architecture, multiscale inherent, discrete  nature of  yarns  and fibers, and  complicated  frictional interactions between discrete fibers. Here,  we introduce a numerical simulation methodology for the thermoplastic braid-trusion process using  a multiscale finite element model with experimental validations. Three objectives are outlined to  accomplish this research.  The first objective is to propose a simple geometry-based design methodology for biaxial braids to  manufacture  a  thermoplastic  braid-truded  rod  using  a  multi-die  pultrusion  line.  To  design  the  process, three parameters of the overfilling ratio (the excessive resin backflow ratio), nominal braid  angle, and fiber volume fraction are calculated at each die exit. The braid diameter and pitch length  inside  the  dies  are  estimated  through  a  simplified  geometry  relation  of  the  braid.  The  proposed  design  is  successfully  used  to  manufacture  a  biaxial  braid-truded  rod  using  commingled  carbon  and  PEI  fibers.  The  microscopic  characterization  of  the  rod's  cross-sections  shows  a  fully  impregnated braided fibers bed, void-free area, and proper fiber distribution. To explore the spool  tension impacts, three experiments with low (2.5 N), moderately high (40 N), and high (80 N) spool  tension  are  examined.  The  processing  speed  is  evaluated  by  carrying  out  two  experiments  with  moderately low (50 mm/min) and moderately high (150 mm/min) processing speeds. The cooling  die temperature is also scrutinized by varying three temperatures of Tg (glass transition temperature  of PEI), Tg/2 , and Tg/4. Perfect impregnation, void-free content, and excellent surface finish are  achieved by the experiment with a spool tension of 2.5 N, a processing speed of 50 mm/min, and  cooling die temperatures of Tg/2 and Tg/4.


identifier: Laffont, P. C. M. (2021). Quel est le potentiel des véhicules électriques pour atteindre les cibles de réduction de gaz à effet de serre ? Le cas de Montréal, Canada  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les véhicules électriques représentent un potentiel élevé de réduction des émissions directes de gaz à effet de serre (GES) par les véhicules au Québec. En effet, l'électricité dans cette province est produite en grande partie grâce à l'énergie hydraulique. Les émissions de GES liés à cette production sont très basses, ce qui diminuerait l'impact environnemental lié à la circulation de ces véhicules sur les routes québécoises. Cependant, il est difficile de prévoir combien de remplacements de véhicules conventionnels (VC) par des véhicules électriques (VE) seraient nécessaires pour atteindre une certaine cible de réduction des émissions. En effet, les émissions moyennes au km des VC au Québec sont différentes, ainsi que leurs utilisations. Ce mémoire a pour but de répondre à ce problème en s'intéressant à la région du Grand Montréal. L'objectif est de calculer selon différents scénarios quels véhicules devraient être remplacés par des VE pour atteindre la cible de réduction des GES de 37,5% par rapport aux niveaux de 1990 d'ici 2030.  ABSTRACT: Electric vehicles have a great potential to reduce tailpipe greenhouse gas emissions in the province of Quebec. In this region, electricity is producted from hydropower. Thus, carbon intensity of electricity in Quebec is very low. That would considerably reduce transport-based emissions of such vehicles. However, it is not clear how many vehicles would need to change to electric in order to meet specific reduction targets. As a matter of fact, conventional vehicles' emissions per km are different, as well as how much they are used. This master's thesis aims to resolve this problem in the Greater Montreal region. The objective is to estimate variations in the number of vehicles in the fleet that would need to change to electric vehicles in order to achieve the provincial greenhouse gases emission reduction target of reducing 1990 CO2 emissions by 37.5% by 2030. To do this, Montreal's personal vehicle fleet in 2018 was first described. Then its direct emmissions were calculated to create a baseline. After that, five scenarios depicting changes in the Montreal fleet were studied with respect to reaching the provincial emission objective by 2030. The five scenarios are named random, efficient, optimistic, inefficient, pessimistic. Finally, Electric vehicle sales from previous years were used to estimate the increase in numbers of electric vehicles on the roads in the province and in the Greater Montreal region, to compare these values to the ones calculated by the five scenarios. Forecasts and objectives by some stakeholders like the Quebec's electric vehicles association or the government of Quebec were also added to this data.


identifier: Sharifinejad, A. (2021). Assessing the impact of Climate Change on the Performance of a Water System in Alberta Considering Multiple Representations of the Catchment Hydrology  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les changements rapides des conditions climatiques modifient les spécifications du cycle hydrologique à travers le monde, en particulier dans les régions froides. Ces changements peuvent affecter les caractéristiques du régime d'écoulement, telles que le volume annuel et le moment du débit de pointe. L'impact du changement climatique sur les systèmes hydrologiques est généralement évalué à l'aide des projections des modèles de circulation globale (GCM), qui sont utilisées comme données d'entrée pour les modèles hydrologiques afin de simuler les séries de débits naturels à l'avenir. L'objectif commun de ces modèles hydrologiques est de saisir les relations mathématiques entre les variables climatiques et hydrologiques. Les modèles hydrologiques peuvent différer en fonction de la résolution de leurs données d'entrée (locales ou basées sur une grille), des représentations des processus hydrologiques (ensemble de sous-bassins). L'estimation des conditions d'écoulement est potentiellement sensible à la structure du modèle hydrologique utilisé. Par conséquent, les résultats des évaluations de l'impact du changement climatique peuvent être affectés par le choix des modèles hydrologiques ainsi que par les données d'entrée.  ABSTRACT: Rapid changes in climatic conditions are altering the specifications of the hydrological cycle across the world, particularly in cold regions. Such changes can affect the characteristics of the flow regime, such as annual volume and peak flow timing. The impact of climate change on water systems is commonly assessed using Global Circulation Models (GCMs) projections, which are used as inputs for hydrological models to simulate natural streamflow series in the future. The common goal of these hydrological models is to capture the mathematical relationships between the climatic and hydrological variables. Hydrological models may differ based on their input data resolution (local or grid-based), representations of hydrological processes (e.g., estimation of snowmelt), or assumptions related to the representation of catchment, e.g., lumped (one unit) or semi-distributed (set of sub-basins). The estimation of streamflow conditions is potentially sensitive to the structure of the utilized hydrological model. Therefore, the results of the climate change impact assessments can be affected by the choice of hydrological models as well as input data.


identifier: Montano, F. (2021). Architectures and Methodology for the Design of Real-time Power Converter Simulators on FPGAs  [Thèse de doctorat, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Cette thèse porte sur une méthodologie pour la mise en œuvre sur FPGA de simulateurs en temps réel des convertisseurs de puissance. Un simulateur en temps réel donne un aperçu du comportement des convertisseurs. La complexité du simulateur peut changer dépendamment de la topologie du convertisseur à simuler. Le simulateur permet d'évaluer les spécifications, de vérifier le comportement des convertisseurs modélisés au cours des différentes phases de développement et de simplifier leur intégration. L'utilisation de simulateurs en temps réel facilite, par exemple, le test d'un convertisseur de puissance et de son contrôleur dans une configuration avec matériel dans la boucle (hardware-in-the-loop – HIL). Il permet de réduire les risques et les coûts associés à l'utilisation d'un banc d'essai réel. La mise en œuvre de simulateurs en temps réel sur FPGA est une tâche complexe réservée aux experts. De plus, le cycle de développement sur des FPGA est relativement long. Actuellement, il existe des outils de conception à haut niveau d'abstraction tel que Vivado HLS de Xilinx qui permettent de générer du matériel à partir d'un module programmé en C/C++/SystemC et d'utiliser des directives pour guider le processus de synthèse. HLS fournit une approche logicielle qui réduit le temps de vérification fonctionnelle et facilite la génération de matériel. Toutefois, selon l'application, ces outils n'atteignent pas toujours des performances équivalentes à celles d'un expert utilisant une description RTL (register transfer level). L'une des principales limitations de l'approche HLS est qu'elle ne fournit pas de mécanismes permettant d'instancier efficacement des modules personnalisés préfabriqués. Cette recherche propose l'utilisation des approches combinées des architectures de superposition (overlay architectures — OA) et de la conception insensible à la latence (latency insensitive design — LID) comme méthodologie pour la mise en oeuvre de simulateurs en temps réel basés sur les FPGA. Ce travail a été développé en trois étapes principales. Premièrement, nous avons réalisé une étude sur l'utilisation d'un outil HLS (Vivado HLS) pour la mise en oeuvre de simulateurs en temps réel pour les convertisseurs de puissance. Deuxièmement, nous proposons la conception d'un réseau d'interconnexion multi-niveaux (multi-stage interconnection network — MIN) en utilisant le paradigme de conception insensible à la latence — LID. Ce MIN peut être reprogrammé et paramétré. Il offre des capacités de contention de données pour éviter les conditions de blocage. Le MIN a une conception et un algorithme de routage simples, qui permettent un haut débit à des fréquences élevées (>500 MHz) tout en gardant une consommation de ressources faible.  ABSTRACT: This thesis focuses on a methodology for the implementation of real-time FPGA-based simulators for power converters. A real-time simulator provides a preview of the behavior of converters. Its complexity may change depending on the converters' topology. The real-time simulator allows evaluating the specifications, verifying the behavior of modeled systems during the various phases of development, and simplifying their integration. The use of real-time simulators facilitates, for example, the testing of a power converter and its controller in a hardware-in-the-loop (HIL) configuration. It helps to reduce the risks and costs associated with the use of a physical test bench. The implementation of real-time simulators on FPGAs is a complex task reserved for experts. Moreover, the development cycle for FPGAs is relatively long. Currently, there are high level synthesis tools such as Vivado HLS from Xilinx that allow the generation of hardware from a module programmed in C/C++/SystemC and the use of directives to guide the synthesis process. HLS provides a software approach that reduces the time of functional verification and facilitates the generation of hardware. However, depending on the application, these tools do not always reach a performance equivalent to that achieved by an expert using RTL description. One of the main limitations of the HLS approach is that it doesn't provide a mechanism to effectively instantiate custom-made modules. This research proposes the use of the combined approaches of overlay architectures (OA) and latency insensitive design (LID) as a methodology for the implementation of real-time simulators based on FPGA. This work has been developed in three main stages. Firstly, we performed a study of the use of an HLS tool (Vivado HLS) for implementing real-time simulators for power converters. Secondly, we propose the design of a multi-stage interconnection network (MIN) using the latency insensitive design paradigm — LID. This MIN can be reprogrammed and parametrized. It provides data contention capabilities to avoid blocking conditions. The MIN has a simple design and routing algorithm, which enables high throughput at high frequencies (>500 MHz) while maintaining low resource consumption. It is used as an interconnection mechanism for data routing between the main modules of the target simulation system. Finally, we generalized the LID approach by adding distributed control units to the functional modules (arithmetic operators and memories) to allow synchronized data transfers and interconnected the modules to form a parametrizable and reprogrammable linear solver overlay architecture.


identifier: Abrishami Shokooh, L. (2021). An Investigation on the Dynamics of Epileptic Networks and Mechanisms Underlying Different Ictal Patterns  [Thèse de doctorat, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: L'étude de la dynamique des activités ictales aussi bien que les mécanismes sous-jacents qui les génèrent sont d'une importance cruciale pour améliorer notre compréhension de l'ictogénèse. Les crises ont déjà été étudiées pour comprendre les transitions d'états ictaux; cependant, ces tentatives ont généré des résultats contradictoires. Par exemple, certains résultats indiquent une connectivité très variable pendant les crises et une connectivité relativement stable dans les périodes pré-ictale et post-ictale [1] tandis que d'autres ont trouvé des changements rapides dans la géométrie du réseau aux moments de pré-crise et des changements géométriques plus lents pendant l'activité ictale ou aucune différence significative entre les taux de transition d'état ictale, pré-ictale et post-ictale [2,3]. Ces observations discordantes nous ont amenés à réexaminer la dynamique des transitions d'état au cours des crises. La transition des activités interictales aux activités ictales a également été largement étudiée pour améliorer notre compréhension des mécanismes sous-jacents de la génération de crises. Cependant, il est méconnu si les crises avec des patrons EEG distincts lors de leur initiation sont précédées par des interactions de réseau variables et si différents mécanismes neurophysiologiques sous-tendent des crises avec patrons EEG distincts lors de leur initiation.  Pour mieux comprendre comment le cerveau épileptique en tant que système dynamique module ses états, en utilisant différentes mesures de connectivité fonctionnelle, nous avons identifié des modèles d'états récurrents et étudié la dynamique des transitions d'états ictales à différentes échelles : localement et globalement. Nos résultats pointent vers des dynamiques distinctes pour les transitions d'état à ces différentes échelles spatiales. Alors que le modèle de transitions d'état global a conduit à la conclusion que le cerveau change d'état moins fréquemment pendant l'activité ictale, localement, il a subi un taux plus élevé de transitions d'état. De plus, nos résultats montrent différents modèles de transitions d'état dans la zone d'apparition des crises entre les patients sans crise (SC) et avec crise (AC) en postopératoire, ce qui pourraient avoir une application pratique dans la prédiction des résultats chirurgicaux (Chapitre 4, Article 1 ). Nous avons approfondi l'étude des transitions d'état ictal et étudié la transition des activité interictales aux activité ictales. Plus précisément, nous avons exploré si les interactions du réseau avant la génération de crises avec différents patrons EEG lors de leur initiation. À cette fin, nous avons classé 103 crises EEG intracrâniennes de 20 patients atteints d'épilepsie focale résistante aux médicaments basés sur le patron EEG lors de leur initiation. Nous avons ensuite étudié les interactions du réseau avant leur génération en calculant des matrices de connectivité fonctionnelle dirigée. Nos observations suggèrent qu'à l'échelle du réseau, différentes interactions précèdent la génération de crises avec patron EEG distinct lors de leur initiation (chapitre 5, article 2). Ce résultat a soulevé une question importante quant à savoir si différents mécanismes physiologiques sous-tendent la génération de crises avec patron EEG distinct lors de leur initiation? En utilisant un modèle informatique qui prend en compte certains des événements physiologiques les plus pertinents (par exemple, le blocage de la dépolarisation, l'effondrement et la récupération de l'activité inhibitrice) et différents scénarios d'activité excitatrice-inhibitrice déséquilibrée, nous avons abordé cette question et exploré si les crises avec patron EEG distinct lors de leur initiation proviennent de différents mécanismes sous-jacents. Nos résultats de modélisation ont révélé que, selon le niveau d'excitation, des crises pourraient potentiellement être générées en raison à la fois de l'augmentation et de l'effondrement de l'inhibition pour des gammes de paramètres spécifiques. Alors que l'effondrement de l'inhibition a été largement rapporté comme un mécanisme principal sous-jacent à la génération de crises [4–7], certaines études expérimentales ont abordé l'augmentation de l'activité inhibitrice avant et au tout début des activités ictales [8–14]. Notre approche de modélisation pourrait unifier ces mécanismes apparemment contradictoires suggérés par les études expérimentales précédentes pour l'implication de l'activité inhibitrice dans la génération de crises [4–11,13,14] et reproduit avec succès certains des modèles d'apparition de crises couramment observés. Nos résultats ont indiqué que les crises avec patron EEG distinct lors de leur initiation peuvent, en fait, résulter de différents mécanismes sous-jacents (chapitre 6, article 3).  Dans l'ensemble, dans cette thèse, nous avons étudié la dynamique et la génération d'événements ictales à différentes échelles et sous différentes perspectives. Nous avons exploré différentes mesures fonctionnelles de connectivité de réseau pour mieux comprendre les transitions d'état ictale. Ensuite, les crises avec patron EEG distinct lors de leur initiation ont été classées et étudiées pour voir si différentes interactions de réseau précèdent leur génération. Enfin, en construisant un modèle, nous avons étudié les mécanismes qui pourraient générer des crises avec patrons EEG distincts lors de leur initiation et suggéré des voies pour la génération de crises qui pourraient expliquer certains mécanismes de génération de crises contradictoires observés dans les expériences.  ABSTRACT: Studying the dynamic of ictal activities as well as the underlying mechanisms generating them are of crucial importance for enhancing our understanding of ictogenesis. Seizures have previously been investigated to understand ictal state transitions; however, these attempts have generated conflicting results. For instance, some findings point towards highly varying connectivity during seizures and relatively stable connectivity in pre-ictal and post-ictal periods [1] while others have found rapid changes in network geometry in pre-seizure epochs and slower geometric changes during ictal activity or no significant differences among the ictal, pre-ictal and post-ictal state transition rates  [2,3]. These discrepant observations led us to reexamine the dynamic of state transitions during seizures. The transition from interictal into ictal activities has also been widely investigated to enhance our understanding of the underlying mechanisms of seizure generation. However, it remains largely unclear whether seizures with distinct onset patterns are preceded by varying network interactions and whether different neurophysiological mechanisms underly different seizure onset patterns.  To better understand how the epileptic brain as a dynamical system modulates its states, using different functional connectivity measures, we identified patterns of recurrent states and investigated the dynamic of ictal state transitions on different scales: locally and globally. Our findings point towards distinct dynamics for state transitions at these different spatial scales. While the pattern of global state transitions led to the conclusion that the brain changes state less frequently during ictal activity, locally, it underwent a higher rate of state transitions. Further, our results show different patterns of state transitions in the seizure-onset-zone between seizure-free (SF) and non-seizure-free (NSF) patients which could have a practical application in predicting surgical outcome (Chapter 4, Article 1). We further expanded the study of ictal state transitions and investigated the transition from interictal to ictal patterns. More precisely, we explored if the network interactions before the generation of seizures with different onset patterns vary. To this end, we classified seizure onset patterns of 103 intracranial EEG seizures from 20 patients with drug-resistant focal epilepsy. We then surveyed network interactions prior to the generation of distinct seizure onset patterns by calculating directed functional connectivity matrices. Our observations suggest that, at the network scale, different interactions precede the generation of different seizure onset patterns (Chapter 5, Article 2). This result raised an important question of whether different physiological mechanisms underly different seizure onset patterns? By employing a computational framework that takes into account some of the most relevant physiological events (e.g., depolarization block, collapse, and recovery of inhibitory activity) and different scenarios of imbalanced excitatory-inhibitory activity, we addressed this question and explored whether seizures with different onset patterns stem from different underlying mechanisms. Our modeling results revealed that, depending on the excitation level, seizures could potentially be generated due to both enhancement and collapse of inhibition for specific ranges of parameters. While the collapse of inhibition has been widely reported as a main mechanism underlying seizure generation [4–7], some experimental studies have addressed the enhanced inhibitory activity before and at the very onset of ictal activities [8–14]. Our modeling approach could unify these seemingly contradictory mechanisms suggested by the previous experimental studies for the involvement of inhibitory activity in seizure generation [4–11,13,14] and successfully reproduced some of the commonly observed seizure onset patterns. Our findings indicated that different onset patterns can, in fact, arise from different underlying mechanisms (Chapter 6, Article 3).   Taken together as a whole, in this thesis we investigated the dynamic and generation of ictal events at different scales and from different perspectives. We explored different functional network connectivity measures to better understand the ictal state transitions. Then, seizure onset patterns were classified and investigated to see if different network interactions precede seizures with different onset patterns. Finally, by constructing a computational model, we investigated the mechanisms that could generate seizures with different onset patterns and suggested pathways for seizure generation that could explain some contradicting seizure generation mechanisms observed in experiments.