identifier: Bouderlique, R. (2010). Modélisation numérique et algébrique des joints labyrinthe des turbines Francis  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Il existe plusieurs types de turbines hydrauliques. Selon les conditions d'operation, les geometries sont dierentes, et les technologies aussi. Les joints hydrauliques, objets de cette etude, sont presents seulement dans les turbines de type Francis. Ces turbines sont tres utilisees, partout dans le monde. Le joint hydraulique n'est pas, comme on pourrait l'imaginer, une piece assurant l'etan- cheite. Il s'agit d'un interstice entre la roue de la turbine, en rotation, et le b^ati, statique. Il est necessaire et permet d'eviter le contact entre les deux ensembles. Mais de l'eau passe a travers le joint et ne participe donc pas au processus de conversion d'energie. De plus, les frottements au sein du joint ralentissent la machine. A cause de la fuite et des frottements qu'il provoque, le joint cree une perte de rendement de la turbine. Dans une demarche d'amelioration constante de machines ayant un rendement deja tres eleve, une optimisation de chaque composante, donc des joints hydrauliques, est necessaire. C'est le but de la recherche dans laquelle s'inscrit notre etude : diminuer autant que possible les pertes au sein des joints hydrauliques des turbines Francis. An de bien se rendre compte du probleme, et de comprendre l'existence d'un joint opti- mal, un raisonnement purement analytique, mettant en jeu un ecoulement laminaire dans un joint droit, a d'abord ete mene. Il a permis d'etablir les expressions analytiques des champs de vitesse, de la pression, des pertes et de la longueur optimale en fonction des dierents para- metres du probleme dans ce cas particulier. Dierents essais avec le solveur ANSYS CFX ont ensuite ete menes an de mettre en evidence certains points necessitant une attention parti- culiere lors de la suite de l'etude. Par la suite, un modele numerique de joints labyrinthe a ete valide. Les resultats d'experiences menees dans les annees 1960 chez Dominion Engineering Works, maintenant Andritz Hydro Limitee, ont ete utilises pour cette validation. M^eme si les experiences n'etaient pas toutes utilisables, certaines ont ete reproduites numeriquement. Le modele numerique developpe utilise le modele de turbulence SST, des geometries bidimen- sionnelles axisymetriques, une repartition parabolique du maillage, des parois lisses, et une perte de charge en sortie de joint basee sur la vitesse normale. Les simulations permettent de retrouver les resultats experimentaux avec un ecart moyen de 6.5 % sur les tests consideres. Sur ces m^emes tests, plus de 60% des ecarts entre resultats numeriques et experimentaux sont inferieurs a l'incertitude experimentale. Le modele est donc utilisable pour mener des experiences numeriques dont le resultat sera dele a la realite, sur l'espace de design considere. Un plan d'experiences approprie, remplissant convenablement l'intervalle dans lequel nous nous trouvons, a ete cree en utilisant  ABSTRACT: There are various types of hydraulic turbines. Regarding the operating conditions, geo- metries and technologies dier. Hydraulic seals are only used in Francis turbines, which are widely used. The role of hydraulic seals is not to be waterproof. Their main aim is to prevent contact between the rotating and static parts of the turbine. Although necessary, hydraulic seals create energetic losses : some  uid does not  ow through the runner (leakage loss) and exerts a torque on the rotor (friction loss). In a context of constant progression towards still more ecient turbines, the optimization of each part of the turbine is necessary. Our study is a part of this research seeking to decrease the losses in turbines as much as possible. In order to understand fully the problem, and to ensure an optimal seal exists, an ana- lytical study has been lead in the rst place. It establishes the analytical expressions of the speeds, pressure, losses and optimal seal length for laminar  ows in straight seals. Various tests were then lead with the ANSYS CFX solver in order to highlight aspects which necessi- tate a particular attention. For example, the issues of boundary conditions and dimensionless simulations were adressed. A CFD model has then been validated. The results of the experiences lead in the sixties by Dominion Engineering Works, which later became Andritz Hydro Limited, were used in this process. Even if all the tests were not useable, some of them were reproduced numerically. The CFD model which was used features SST turbulence modeling, 2D axisymmetric geometries, parabolic mesh distributions, smooth walls, and a outlet headloss based on the normal speed. For the various tests which were considered, the average discrepancy between numerical and experimental results is 6.5%. More than 60% of the discrepancies of those simulations are below the empirical uncertainty. That is why this model can be used for numerical experiences : as long as these experiences are in the design space, their result will be coherent with reality. An appropriate space-lling design of experiments was created using the software JMP, from SAS Institute. The numerical results of 34 tests have then been modeled statistically using a quadratic polynomial taking into account interactions between various factors. The response surface obtained this way was compared to experimental results. The average discrepancy was around 7.5%. The response surface is precise enough to get an accurate estimation of the experimental results. As no other experimental data is available, nothing proves that the numerical model, and the statistical model which was obtained thanks to it, will be valid outside the design space which was considered.


identifier: Tehranchi, A. (2010). Broadband Quasi-Phase-Matched Wavelength Converters  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

type:
Mémoire ou thèse
NonPeerReviewed

abstract: RÉSUMÉ: Cette thèse propose de nouveaux concepts dans la conversion de fréquence optique à large bande dans les dispositifs à ondes guidées par quasi-accord de phase (QPM). Ces dernières années, la QPM a été appliquée avec succès à l'aide des réseaux de domaines inversés en matériaux non linéaires comme le niobate de lithium, en inversant le signe du deuxième ordre coefficient non linéaire, pour tirer parti le plus fort coefficient non linéaire de la génération seconde harmonique (SHG), la génération fréquence somme (SFG) et la génération fréquence différence (DFG). Toutefois, une structure périodique a un impact négatif de limiter la bande passante.  Même si une structure apériodique contribue à augmenter la bande passante, elle apporte des ondulations sur l'efficacité de conversion réduite, ce qui limite des applications. Néanmoins, une modification de la structure basée sur le quasi-accord de phase semble prometteuse pour fournir une large bande passante avec l'efficacité, et l'ondulation voulue. Il a été démontré pour la première fois dans cette thèse que l'utilisation de la technique de l'apodisation des réseaux apériodiques modifiée “apodized step-chirped gratings (ASCG)”, la bande passante d'un doubleur de fréquence, basé sur la SHG en guide d'ondes du niobate de lithium, peut être élargie volontairement et les ondulations peuvent être réduites (< ±0.05dB). Cela signifie également que le dispositif peut être utilisé comme une source sur une large gamme de température. Il a été vérifié que l'utilisation de l'ASCG, la bande passante large (> 50 nm) est suffisamment contrôlable ; et la grande largeur de domaine et les étapes de chirp facilitent la fabrication des dispositifs. Ces dispositifs à large bande peuvent premièrement être utilisés pour la conversion de longueur d'onde variable dans les futurs réseaux optiques. Deuxièmement, ils mènent à l'avenir pour la réalisation de convertisseurs de fréquence à haute efficacité pour les écrans.  Toutefois, l'efficacité de la SHG pour un dispositif avec l'ASCG est plus faible que celle du réseau uniforme avec la même longueur.  ABSTRACT: This thesis proposes new concepts in broadband optical frequency conversion in quasi-phase matched guided-wave devices. Quasi-phase matching (QPM) using domain-inverted gratings in nonlinear materials such as lithium niobate (LN) by reversing the sign of the second-order nonlinear coefficient, has been successfully applied in recent years to take advantage of the highest nonlinear coefficient for second harmonic generation (SHG), sum frequency generation (SFG) and difference frequency generation (DFG). Nevertheless, the periodic quasi-phase matched structure has a negative impact by limiting the bandwidth of frequency up-conversion.  Although an aperiodic quasi-phase matched structure can help to increase the bandwidth, it may cause ripples to appear in the reduced conversion efficiency response, which has detrimental implications for applications. However, an engineered quasi-phase matched structure seems to be a promising route to achieving a wide bandwidth with a desired efficiency, and tailored ripple. In this dissertation, it has been demonstrated for the first time that using the technique of apodization with chirped gratings, the bandwidth of frequency doublers based on SHG in lithium niobate waveguides can be broadened at will, and the ripple damped out (< ±0.05dB) to be low enough so as to be considered almost flat. A consequence of this technique is that the guided wave device may be used as a source over a wide unregulated temperature range, for the first time. It has been shown that using the apodized step-chirped gratings (ASCG) approach, the wide spectral conversion efficiency profile (> 50 nm) is suitably controllable. The large domain-widths and chirp-steps ease device manufacture. The impact of this design is clearly very high as firstly, this broadband wavelength converter can be used for variable waveband wavelength conversion in future all-optical networks, as the device based on the cascaded second harmonic generation and difference frequency generation (SHG + DFG), should be a broadband frequency doubler. Secondly, for displays it may lead to the realization of high-efficiency three-color frequency converters that do not change in intensity, even without the use of temperature control.


identifier: Lin, H. (2010). Biomechanical Modeling of Vertebral Mechanobiological Growth and of the Deformation Process in Adolescent Idiopathic Scoliosis  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: La scoliose idiopathique chez l'adolescent est une déformation tridimensionnelle du rachis se développant durant la croissance. Plusieurs études rapportent que la progression de la déformation scoliotique est influencée par des facteurs biomécaniques. La déformation scoliotique, l'asymétrie de la balance du rachis et l'activité musculaire sont responsables du chargement asymétrique sur les plaques de croissances. Ces facteurs modifient la répartition entre le côté concave-convexe du taux de croissance et, par conséquent, conduit à un cercle vicieux de progression de la déformation scoliotique. Le processus biomécanique de la progression de la scoliose a été étudié dans la littérature en considérant principalement une composante de chargement axiale pour la représentation de la croissance. L'objectif général de ce projet est d'étudier la biomécanique multiaxiale de la progression scoliotique. Le but spécifique du projet est de vérifier que le processus de déformation, impliquant la croissance et sa modulation mécanobiologique par des charges multi-axiales, est stimulable numériquement par la méthode des éléments finis, et que ces charges multi-axiales exercées sur les plaques de croissance épiphysaires sont responsables des déformations caractéristiques des vertèbres et rachis scoliotiques. Le chargement utilisé pour simuler la pathologie consiste en des forces primaires axiales asymétriques combinées à des forces secondaires de cisaillement et de torsion. Afin d'atteindre ce but, le projet a été divisé en trois parties. La première partie a consisté à faire une étude comparative de deux techniques de modélisation afin de simuler les concepts de croissance mécanobiologique. La seconde partie a consisté à développer un nouveau modèle de croissance mécanobiologique, basé sur l'énergie de stimulation, afin de représenter les déformations vertébrales résultant du chargement multiaxial. La troisième partie a consisté à soumettre le nouveau modèle numérique à différents cas de chargements et à analyser leurs influences sur la croissance et sur la progression de la scoliose. Dans la première partie, les formulations analytiques de la croissance mécanobiologique développées par Stokes et coll. (1990) et Carter et coll. (1988) ont été comparées entre elles à l'aide d'un modèle par éléments finis d'une vertèbre thoracique. La vertèbre et la plaque de croissance adjacente supérieure ont été modélisées par des éléments solides 3D linéaires.  ABSTRACT: Adolescent idiopathic scoliosis is a three dimensional deformity of spine that mostly occurs during the growth spurt. It is generally accepted that the progression of scoliotic deformities is influenced by biomechanical factors. Asymmetrical loading of vertebral growth plates resulting from an initial scoliotic curve or asymmetric balance or muscle recruitment are modifying the concave-convex side growth rate, thus leading to a vicious circle of scoliosis progression. The mechanobiological process of scoliosis was previously investigated, but mainly considering the axial loading component for growth. The general objective of this project was to study the multi-axial biomechanics of scoliosis progression. The specific objective was to model the deformation process, including the spinal growth and mechanobiological growth modulation due to multi-axial loads, and analyze how these loads are involved in the resulting characteristic scoliotic deformities. This tested pathomechanism presents the primary loading characteristics of asymmetric axial forces combined with secondary shear and torsion. In order to address the proposed research objectives, this project was divided into three parts. The first one was a comparative study and analysis of two modeling techniques to simulate existing concepts of mechanobiological growth. The second part was the development of a novel model of mechanobiological growth based on energy stimulus that enabled to represent the vertebral changes due to multi-axial loading. In the last part, this model was exploited to simulate the effect of different loads and analyze how they influence the growth process and how they relate to the scoliotic pathomechanism. In the first part, the analytical formulation of mechanobiological growth developed by Stokes et al. (1990) and Carter et al. (1988) was compared using a finite element model representing a thoracic vertebra as solid elements. Stokes's model only concerned axial stress, while Carter's model involved multi-axial stresses. The epiphyseal growth plates were represented using three layers similar to those found in the vertebral bodies: a loading sensitive area, a growth area, and a mineralized area. The two mechanobiological growth models were numerically integrated into the growth plate model. The two models were further used to simulate vertebral growth modulation resulting from different physiological loading conditions applied on


identifier: Senez, H. (2010). Étude des forces dues à la turbulence dans un écoulement diphasique transverse sur un faisceau de tubes en configuration triangulaire tournée.  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Des écoulements diphasiques transverses existent dans de nombreux types d'échangeurs de chaleur. Les forces induites par ce genre d'écoulements peuvent engendrer des vibrations, qui, même si celles-ci sont faibles aboutissent par un endommagement ou même une rupture des tubes. Une meilleure connaissance des forces dues aux écoulements diphasiques transverses peut permettre d'adapter la conception des échangeurs de chaleurs afin de limiter les vibrations induites par l'écoulement. Des études ont déjà été effectuées sur le sujet, en fournissant des données sur les régimes d'écoulements, les instabilités fluidélastiques et sur les forces dues à la turbulence. Cependant les spectres fréquentiels des forces dues à la turbulence en écoulement diphasique transverse ont rarement été étudiés, ceux-ci étant supposés être relativement plats. Or une étude récente effectuée sur des tubes ayant un plus gros diamètre que dans un générateur de vapeur réel a mis en évidence l'existence de forces quasi-périodiques inattendues. Des expériences ont alors été conduites avec un faisceau de tubes en configuration triangulaire tournée pour déterminer si ces forces existent toujours sur un faisceau de tubes ayant la même géométrie que celle d'un générateur de vapeur. L'écoulement diphasique a été obtenu par un mélange eau-air. Les forces quasi-périodiques ont également été observées dans ces expériences. Ce projet vise à comprendre les forces induites par la turbulence sur un faisceau de tubes soumis à un écoulement diphasique transverse. La mesure des forces dans un faisceau de tubes de petit diamètre a nécessité un travail rigoureux pour le design de la section d'essai, et la conception des tubes instrumentés qui mesurent les forces. Des données sur les spectres fréquentiels des forces dynamiques de portance et de trainée auxquelles sont soumis les tubes sont fournies. L'évolution des forces rms en fonction du flux massique et des fréquences moyennes des forces en fonction de la vitesse d'écoulement sont également étudiés. Ce projet fournit des résultats concernant l'effet de la position des tubes dans le faisceau sur les forces mesurées, ainsi que diverses données concernant la corrélation spatiale des forces. Les résultats obtenus sont comparés avec des résultats obtenus par de précédentes études. Une étude approfondie de la forme des spectres des forces dynamiques permet de mettre en place un nouveau procédé permettant de relier une densité spectrale de puissance  ABSTRACT: Two-phase cross-flow exists in many shell-and-tube heat exchangers. The associated flow-induced excitation forces can cause tube motion that can result in long-term fretting wear or fatigue. Detailed flow and vibration excitation force measurements in tube bundles subjected to two-phase cross-flow are required to understand the underlying vibration excitation mechanisms. Studies have already been done on the subject, providing data on flow regimes, fluidelastic instabilities and flow-induced turbulence. However, the force spectra data remain very scarce. The spectra have also generally been supposed to be relatively flat. A recent study, performed with tubes having a larger diameter than that in an actual steam generator, showed the existence of unexpected quasi-periodic forces in two-phase cross-flow. An experimental program was undertaken with a rotated-triangular array of cylinders subjected to air-water cross-flow, to simulate two-phase mixtures. The tube bundle here has the same geometry as that of a real steam generator. The quasi-periodic forces have now also been observed in this tube bundle. The project aims to understand the turbulence induced forces on a tube bundle subjected to two-phase cross-flow. In order to be able to measure correctly the force spectra, force measurements on the tubes having a smaller diameter required an appropriate design for the test section and the instrumented tubes. Data on drag and lift dynamic force spectra are provided in this project. The variations of rms forces with the mass flux and of the mean frequencies with the flow velocity are also investigated. Data on the effect of the position of the tubes in the tube bundle are provided, and so are the spatial force correlations. Comparisons are also made with previous studies on the subject. A detailed study on the shape of the dynamic force spectra leads to a new scaling procedure for collapsing dimensionless equivalent power spectral densities and dimensionless frequency. The shape of the obtained spectra is very different from those obtained in single-phase cross-flow. This suggests that random forces in two-phase flow are generated by a different mechanism than the flow fluctuations as in single-phase flow. A simple model is developed assuming that the forces are generated by the “impacts” of the two different phases in contact with the tube.


identifier: Fayant, P. (2010). Modélisation par éléments finis de la croissance du tube pollinique.  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Dans le domaine de la biologie végétale, la reproduction sexuelle des plantes par pollinisation est un sujet d'intérêt présentant plusieurs enjeux humains et économiques. Le tube pollinique est une cellule végétale indispensable à la pollinisation des fleurs. La croissance de la cellule végétale se fait par une déformation de la paroi l'entourant sous l'effet de la pression hydrostatique interne, la turgescence. Simultanément, de nouveaux matériaux doivent être livrés vers la paroi pour empêcher qu'elle n'éclate à cause de l'amincissement causé par l'étirement. Chez le tube pollinique, l'expansion de surface est localisée à l'apex de la cellule et le résultat du processus est une protubérance de forme cylindrique. Ce mode de croissance combiné au système biologique particulier du tube pollinique en fait un modèle privilégié pour les études mécaniques des cellules végétales en croissance. De nombreux modèles portant sur la croissance apicale ont été construits afin d'étudier les paramètres et processus impliqués. Ces modèles présentent différentes manières d'aborder le problème que ce soit des approches géométriques, mathématiques ou mécaniques mais dans chacun des constantes demeurent comme l'axisymétrie du tube. La méthode des éléments finis permet de représenter des formes complexes ou de changer facilement les modèles mathématiques utilisés pour les calculs. Ce potentiel est particulièrement adapté pour l'étude de structures biologiques amenées à changer de forme ou de propriétés mécaniques. Cette approche de modélisation par éléments finis a été privilégiée dans ce projet. Le premier objectif de ce projet de maitrise visait à développer un modèle par éléments finis représentant la croissance du tube pollinique permettant de changer facilement les paramètres mécaniques, géométriques et de chargement du tube pollinique. Le modèle a été construit en se basant sur l'observation expérimentale, soit un long cylindre avec un rayon de 6 μm, terminé par un apex de la forme d'un sphéroïde prolate. La paroi, d'une épaisseur moyenne fixée à 50 nm, a été modélisée par des éléments de type SHELL 181 via un maillage structuré. Ces éléments possèdent un comportement de type «coque» adéquat pour représenter la paroi et pourraient être modifiés dans le futur pour intégrer la viscoplasticité. Le tube a cependant été soumis à un comportement linéaire élastique dans un premier temps. Le coefficient de Poisson utilisé était alors fixé à 0.3. Les principaux paramètres du modèle incluaient entre autres les modules d'Young de la paroi cellulaire ainsi que leur gradient le long du tube, dans le but de tenir compte  ABSTRACT: In the field of plant biology, sexual reproduction through pollination is a topic of interest since it affects human life and economic issues. The pollen tube is a plant cell that is indispensable for the pollinisation of flowers. Plant cell growth occurs by a deformation of the surrounding wall under the effect of an internal hydrostatic pressure, the turgor pressure. At the same time, new material has to be delivered to the wall in order to prevent bursting caused by the thinning of the wall that in turn is a result of the turgor induced stretching. In the pollen tube, surface growth is located at the apex of the cell and it leads to the formation of a cylindrical protuberance. This type of growth, combined to the particular biological system of the pollen tube, provides an excellent model for mechanical studies of growing plant cells. Numerous models for apical growth have been used to study the parameters and processes involved. These models present different methods to approach the problem whether it is geometrical, mathematical or mechanical. However, most of these models depend on the axisymmetry of the tubular structure. The finite element method allows one to represent complex shapes or to easily change the mathematical models used for calculation. This potential is particularly suited for the study of biological structures that are able to change shape or to manipulate their mechanical properties. The finite element modeling approach has been adopted in this project. The first objective of this project was to develop a finite element model representing the growth of the pollen tube that would allow to easily change mechanical parameters, geometry and loading. The model was constructed based on experimental observation. It consisted in a long cylinder with a radius of 6 μm, terminated by an apex shaped as a prolate spheroid. The wall, with an average thickness fixed at 50 nm was modeled by elements of type SHELL 181 via a structured mesh. These elements behave as a thin "shell" and are thus an appropriate choice to represent the relatively thin wall of the pollen tube. Although they offer the possibility to incorporate viscoplastic material properties, we have chosen a linear elastic behavior for this first version of the model. The value for Poisson's coefficient was fixed at 0.3. The main parameters of the model included the Young's modulus of the cell wall and its gradient along the tube, in order to take into account the changing biochemical composition of the cell wall between the apex and the cylindrical region. To cover a large number of possible cases, different values for


identifier: Sergerie, K. (2010). Comparaison in vitro de la réponse mécanobiologique d'explants de plaques de croissance porcines sous chargements statique et dynamique.  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: L'environnement et les forces mécaniques peuvent moduler le taux de croissance des os. Ce phénomène constitue un concept clé dans la progression des malformations musculosquelettiques infantiles et juvéniles. La modulation mécanique de la croissance est d'un intérêt grandissant dans le développement et l'amélioration des approches minimalement invasives qui visent la modulation de la croissance de manière locale tout en préservant la croissance naturelle des os et les fonctions des différents segments osseux. La croissance longitudinale des os s'opère au droit des plaques de croissance. Bien que plusieurs approches préconisées en orthopédie pédiatrique soient basées sur la modulation de la croissance, les paramètres de chargement optimaux, permettant un meilleur contrôle sur la modulation de la croissance, ne sont pas clairement définis. Des études récentes ont investigué les effets d'un chargement statique vs dynamique appliqué sur des plaques de croissance, mais ont utilisé des paramètres de chargement non contrôlés, non équivalents en terme de chargement moyen résultant, ou non normalisés. Cette étude vise à déterminer les effets différentiels entre chargements statiques ou cycliques contrôlés, équivalents et normalisés sur la plaque de croissance, afin de déterminer le type de chargement offrant le meilleur potentiel de modulation de croissance. Des explants de plaques de croissance porcines provenant de porcs âgés de 4 semaines ont été divisés en 4 groupes : baseline, contrôle, chargement statique et chargement cyclique équivalent. Une déformation en compression appliquée à un taux de 1.5E-03 s-1 puis maintenue constante à 10% est appliquée sur les explants du groupe statique et une déformation en compression sinusoïdale (0.1 Hz) variant de 7% à 13% (moyenne de 10%) est utilisée pour le groupe dynamique. Les chargements sont réalisés sur une période de 48 heures à l'aide d'un système de microchargement installé dans un incubateur (37 °C, 5% CO2). Le groupe contrôle est incubé dans les mêmes conditions, mais sans chargement. Pour le groupe baseline, les explants sont traités immédiatement après la dissection. Suite aux tests, l'histomorphométrie des plaques de croissance est caractérisée à partir de fragment d'explants enrobés dans le méthylmétacrylate. L'épaisseur totale de la plaque de croissance ainsi que la hauteur combinée des zones proliférative et hypertrophique sont mesurées sur des coupes histologiques colorées au bleu de Toluidine, puis le ratio combiné des deux zones inférieures par rapport à l'épaisseur totale est  ABSTRACT: The environment and mechanical forces may modulate the rate of bone growth. This is a key concept in the progression of infantile and juvenile musculoskeletal deformities. The mechanical modulation of growth is an increasing interest in the development and improvement of minimally invasive approaches that aim at modulating local growth while preserving the natural growth and functions of bone and bone segments. Bone longitudinal growth occurs in the growth plate. Although several approaches advocated in pediatric orthopedics are based on growth modulation, optimal loading parameters, allowing better control over the growth modulation, are not clearly defined. Recent studies have investigated the effects of dynamic versus static loads applied to growth plates, but have used uncontrolled loading parameters that were nonequivalent in terms of average strain or not standardized. This study aims to determine the differential effects between static and cyclic loadings, equivalent and standardized, on the growth plate to determine which type of loading has the greatest potential for growth modulation. Growth plate explants from 4-week-old swine were divided into four groups: baseline, control, static loading and equivalent cyclic loading. A 10% compressive strain is applied on the explants at a rate of 1.5E-03 s-1 and then kept constant. A sinusoidal compressive strain (0.1 Hz) ranging from 7% to 13% (mean of 10%) is used for the dynamic group. The loads are maintained over a 48 hours period using a micromechanical testing system installed in an incubator (37 ° C, 5% CO2). The control group is incubated under the same conditions but without loading. For the baseline group, the explants were treated immediately after dissection. Following the tests, histomorphometry of growth plates is characterized from explants fragment embedded in the methylmethacrylate. The total thickness of the growth plate and the combined height of the proliferative and hypertrophic zones are measured on histological sections stained with Toluidine blue, and the combined ratio of the two lower zones compared to the total thickness is evaluated. Statistical analyses are conducted to compare the response to static and dynamic loads. The expression of aggrecan, type II collagen, type X collagen and MMP13 in the extracellular matrix is characterized by immunohistochemistry on paraffin sections. Qualitative analyses are completed to assess the level of expression of each protein as well as its location in the growth plate. A comparative analysis shows trends and differences between groups.


identifier: Krissi, C. (2010). Contrefaçon des médicaments et stratégies technologiques pour sécuriser la chaîne d'approvisionnement pharmaceutique  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: La contrefaçon de l'ensemble des produits manufacturés et celle des médicaments en particulier représentent un problème mondial et sérieux dont les répercussions sont importantes sur les plans social et économique. En effet, la contrefaçon des médicaments est inquiétante sur le plan social, car elle peut mettre en danger la santé des patients et la stabilité des systèmes de santé. Sur le plan économique, le volume de médicaments contrefaits représente aujourd'hui près de 10% du volume total de médicaments et est estimé à près de 75 milliards (USD) en 2010, soit une augmentation de 92% par rapport à 2005. La contrefaçon des médicaments enlève aux entreprises pharmaceutiques des revenus substantiels, nuit à l'innovation puisque les efforts innovateurs et les investissements en recherche et développement ne sont pas justement récompensés, prive les gouvernements de recettes fiscales et impose des coûts supplémentaires directement liés aux mesures anti-contrefaçon (contrôle accrus du réseau de distribution, renforcement des dispositifs législatifs, etc.). Les stratégies anti-contrefaçon reposent principalement sur trois axes : un cadre législatif plus contraignant et des sanctions plus sévères, une sensibilisation accrue des consommateurs sur les effets néfastes de la contrefaçon notamment pour leur santé et leur sécurité et enfin, un recours aux technologies plus sophistiquées. Dans le cadre de ce mémoire, nous avons retenu l'axe technologique. L'objectif général est donc d'analyser et évaluer l'efficacité des stratégies technologiques qui pourraient sécuriser la chaîne d'approvisionnement pharmaceutique, afin de prévenir les insertions de produits frauduleux sur le marché et ainsi de préserver l'intégrité et l'authenticité des médicaments en circulation et ce, jusqu'à leur dispensation aux patients.  ABSTRACT: Counterfeit products in general and counterfeit medicines in particular constitute a serious global phenomenon with important social and economic impacts. Counterfeit medicines are indeed a great social concern since they may have adverse effects on patients' health and on the healthcare systems' steadiness. On the economic side, counterfeit medicines represent 10% of the total amount of medicines traded today and will reach 75 billion (USD) in 2010, a 92% increase since 2005. Counterfeit medicines generate substantial lost revenues for pharmaceuticals companies and discourage innovation and research and development activities. They also entail a reduction in tax revenues and require additional costs for anti-counterfeiting measures (increased controls in the drug distribution network, reinforcement of legal systems, etc.)  There are three key dimensions for anti-counterfeiting strategies. The first focuses on the reinforcement of legal systems and the establishment of more serious penal sanctions for counterfeiters. The second dimension aims at rising awareness among consumers on the disastrous effects of counterfeit medicines consumption. Finally, the third dimension relies on the use of more sophisticated technologies which is the main focus of our research. The overall objective here is to analyze and evaluate the effectiveness of technological strategies in order to secure the pharmaceutical supply chain, by preventing the insertion of fraudulent products in the legal drug supply chain. The main goal is therefore to ensure products integrity and authenticity all along the supply chain, from the active ingredients manufacturers until the dispense to patients.  Efficient technological strategies leverage on 1) traceability using a unique numerical identifier at unit level (mass serialization) 2) verification systems allowing to identify medicines by checking unique identifiers at one point of the drug supply like the point of dispense, also called end-to-end verification systems, or all along the supply chain, also known as e-pedigree verification systems) and 3) traceability technologies, namely the two-dimensional matrix barcode called Datamatrix and the radiofrequency identification technologies (RFID).


identifier: Asadi, F. (2010). A Heuristic-Based Approach to Locate Concepts in Execution Traces  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: ABSTRACT Maintenance is the last phase of software life cycle and plays an important role in the life cycle of a system. More than 50% of the cost of the whole life cycle belongs to the maintenance phase. One of the most challenging problem of software maintenance is program comprehension. Program comprehension is a crucial part of maintenance and is a major factor in providing effective software maintenance and enabling successful evolution of a software system. A common problem in understanding software systems is that software systems often lack an adequate documentation. Most of the time, the only available source to understand the program is the source code. Therefore, developers must resort to reading the system source code, without specific tool support but code browsers, to understand the systems and perform their maintenance and evolution tasks. Concept or feature location and identification aim at helping developers to perform their maintenance and evolution tasks, by identifying abstractions (i.e., features) and the location of the implementation of these abstractions. Specifically, they aim at identifying code fragments, i.e., set of method calls in traces and the related method declarations in the source code, responsible for the implementation of domain concepts and user-observable features. The literature reports approaches built upon static and dynamic analyses; Information Retrieval (IR) and hybrid (static and dynamic) techniques. This thesis proposes a novel approach to identify cohesive and decoupled fragments in execution traces, which likely participate in implementing concepts related to some features. The approach relies on search-based optimization techniques using metaheuristic algorithm, textual analysis of the system source code using latent semantic indexing, and trace compression techniques. The proposed approach is evaluated to identify features from execution traces of two open source systems from different domains, JHotDraw and ArgoUML. Results show that the approach is stable and is generally able to locate concepts with a high precision.  ABSTRACT: ions et l'emplacement de l'implémentation de ces abstractions. Autrement dit, ils visent à identifier des fragments de code source, c'est à dire l'ensemble d'appels de méthodes dans des séquences d'instructions et les déclarations de ces méthodes dans le code source, responsables de la mise en oeuvre des concepts du domaine du logiciel et des caractéristiques observables par l'utilisateur. Dans la littérature il existe des approches d'analyse statique et dynamiquve ; Recherche Documentaire (Information Retrieval - IR) et des approches d'analyse hybride (statique et dynamique). Cette thèse propose une nouvelle approche pour identifier des fragments cohésifs et découplés dans des traces d'exécution, qui participent probablement à mettre en oeuvre les concepts liés à certaines fonctionnalités. L'approche repose sur des techniques optimisées pour la recherche en utilisant un algorithme de métaheuristiques, analyse textuelle du code source du logiciel en utilisant l'indexation sémantique latente et des techniques de compression de traces. Pour évaluer l'approche proposée, nous avons effectué une étude empirique en appliquant l'approche proposée sur deux logiciels libres, ArgoUML et JHotDraw. Les résultats ont montré que l'approche est stable, et, globalement, localise les concepts avec une précision élevée.


identifier: Moss, L. (2010). Profilage, caractérisation et partitionnement fonctionnel dans une plate-forme de conception de systèmes embarqués  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: La complexité architecturale des systèmes embarqués augmente constamment et ceux-ci comprennent maintenant plusieurs processeurs, bus, périphériques et accélérateurs matériels. Les méthodologies présentement utilisées par l'industrie pour la conception des systèmes embarqués n'arrivent pas à suivre cette évolution. Des méthodologies de niveau système ont été proposées pour hausser le niveau d'abstraction de la conception des systèmes embarqués. Une telle méthodologie comporte une plate-forme virtuelle qui permet d'allouer des composants, d'y assigner la fonctionnalité de l'application et de simuler l'architecture résultante à un niveau transactionnel. Une méthodologie de niveau système peut accélérer la conception des systèmes embarqués en partant d'une spécification exécutable, en explorant automatiquement l'espace de conception et en synthétisant une architecture optimisée pour l'application. Cependant, les méthodologies de niveau système existantes ont plusieurs lacunes. Elles supposent typiquement que l'application est modélisée avec un modèle de calcul restrictif et n'automatisent pas la synthèse des modules de l'application vers des blocs matériels. Elles n'intègrent pas un profilage non-intrusif de l'application ou d'une architecture qui l'implémente. Leurs méthodes d'estimation n'automatisent pas la caractérisation de l'application ou de la plate-forme. Ces méthodologies considèrent séparément les problèmes de l'allocation des processeurs, de l'assignation des tâches aux processeurs et du choix d'une topologie de communication. Nous présentons une méthodologie de niveau système pour la conception, l'exploration architecturale et la synthèse des systèmes embarqués basée sur la technologie Space Code- sign� et sa plate-forme virtuelle SPACE. Cette méthodologie répond aux problématiques soulevées car elle combine un modèle de calcul plus expressif, une méthode de synthèse matérielle automatisée des modules d'une spécification SystemC, un profilage non-intrusif au niveau système, une méthode de caractérisation automatisée de l'application et du système d'exploitation temps-réel (RTOS), ainsi que des heuristiques pour une formulation unifiée du problème d'exploration architecturale. Ainsi, nous avons défini pour notre méthodologie un nouveau modèle de calcul, les réseaux de processus temps-réel (RTPN) qui sont une extension des réseaux de processus Kahn. Cette extension permet de modéliser des aspects importants du traitement temps-réel tels que la scrutation, les senseurs échantillonnés, les périphériques d'entrée/sortie et les contraintes temps-réel. La sémantique dénotationnelle des RTPN est définie afin de vérifier si le raffinement d'une spécification exécutable SystemC vers une implémentation concrète est fonctionnellement correct. Notre méthodologie inclut une méthode automatisée de raffinement des communications transactionnelles vers des protocoles précis au cycle et à la broche près ainsi que la génération automatique de blocs matériels pour les modules de l'application. Cette méthode permet, conjointement avec une méthode de génération de code embarqué incluant un RTOS, de générer une implémentation de l'application qui peut être simulée avec la plate-forme virtuelle ou synthétisée et exécutée sur la cible finale. Une nouvelle méthode de profilage au niveau système est appliquée à une telle simulation, ce qui permet d'extraire non-intrusivement des données sur la performance des modules, des processeurs, du RTOS, des bus et des mémoires. Une nouvelle méthode automatisée permet de caractériser, par des simulations profilées, à la fois la fonctionnalité de l'application et les implémentations logicielles et matérielles de ses modules. Les périphériques et les bus de la plate-forme virtuelle ont également été caractérisées et une nouvelle méthode automatise la caractérisation du RTOS. Ces caractérisations configurent un simulateur de performance à haut niveau qui estime précisément et très rapidement la performance d'un ensemble d'architectures pour l'application en tenant compte de la contention sur les bus et de l'ordonnancement des tâches sur les processeurs. Cette caractérisation mène également à une estimation précise et rapide des besoins en ressources matérielles. Nous présentons une formulation du problème d'exploration architecturale qui combine le partitionnement logiciel/matériel, l'allocation des processeurs, l'assignation des tâches aux processeurs et le choix d'une topologie de communication. L'exploration architecturale évalue les architectures selon des critères de performance et de coût matériel à l'aide de notre méthode d'estimation. Nous présentons pour la première fois une analyse combinatoire de ce problème et sa formulation comme un problème de recherche locale, pour la résolution duquel nous définissons des heuristiques basées sur un recuit simulé adaptatif et sur une recherche tabou réactive. L'architecture retenue par l'exploration architecturale peut ensuite être synthétisée vers une implémentation finale dans un flot de conception RTL bien établi. La méthodologie dans son ensemble est appliquée à trois études de cas : un système de guidage d'un astromobile, un décodeur JPEG avec détection de peau et un encodeur/décodeur WiMAX.  ABSTRACT: Embedded systems have increasingly complex architectures and are now composed of several processors, buses, peripherals and hardware accelerators. Embedded system design methodologies currently used in industry are not keeping up with this evolution. System-level methodologies have been proposed in order to raise the level of abstraction of embedded system design. Such a methodology includes a virtual platform in which components can be allocated while application tasks can be bound to allocated components for a transaction-level simulation of the resulting architecture. A system-level methodology can accelerate embedded system design by using an executable specification, automating design space exploration and synthesizing an optimized architecture for the application. However, current system-level methodologies have several shortcomings. They typically assume that the application is modeled with a restrictive model of computation and do not automate the synthesis of hardware blocks from application modules. They do not support a non-intrusive profiling of the application or of an architecture implementing the application. Their estimation methods do not automate the characterization of the application or of the platform. These methodologies consider processor allocation, task binding to processors and the choice of a communication topology to be separate problems instead of being different aspects of a single problem. We present a system-level methodology for the design, architectural exploration and synthesis of embedded systems based on the Space Codesign� technology and its SPACE virtual platform. This methodology tackles these problems by combining a more expressive model of computation, a method for the automated synthesis of hardware blocks from a SystemC specification's modules, a non-intrusive system-level profiling, a method for the automated characterization of the application and of the real-time operating system (RTOS), as well as heuristics for a unified formulation of the architectural exploration problem. We have thus defined for our methodology a novel model of computation, called real-time process networks (RTPN), which is an extension of Kahn process networks. This extension enables the modeling of important aspects of real-time processing, such as polling, sensor sampling, input/output peripherals and real-time constraints. We define the denotational semantics of RTPNs, which is used to verify the functional correctness of a refinement from a SystemC executable specification to a concrete implementation. Our methodology includes an automated refinement from transaction-level communications to cycle- and pin-accurate protocols as well as an automated generation of hardware blocks from application modules. This method enables, when combined with an embedded software generation method which includes a RTOS, the generation of an implementation of the application, which can be simulated with the virtual platform or synthesized and executed on the final target. A novel profiling method is applied to such simulations in order to non-intrusively extract data on the performance of modules, processors, RTOS, buses and memories. A novel automated method characterizes, through profiled simulations, both the application functionality and the software and hardware implementations of its modules. The devices and buses of the virtual platform have also been characterized and a novel method automates the characterization of the RTOS. These characterizations configure a high-level performance simulator for an accurate and very fast estimation of the performance of several candidate architectures for the application, taking into account bus contention and task scheduling on processors. This characterization also powers a fast and accurate estimation of required hardware resources. A formulation of the architectural exploration problem is given such that it combines hardware/software partitioning, processor allocation, task binding on processors and the selection of a communication topology. This architectural exploration evaluates architectures for criteria of performance and hardware cost with our estimation method. We present for the first time a combinatorial analysis of this problem and its formulation as a local search problem, for which heuristics based on adaptative simulated annealing and reactive tabu search are defined. The architecture selected by the architectural exploration can then be synthesized towards a final implementation in a well-established RTL design flow. The methodology as a whole has been applied to three case studies: a rover guiding system, a JPEG decoder with skin detection and a WiMAX encoder/decoder.


identifier: Cohen, J. (2010). Outil de prise de décision pour différentes options technologiques émergentes en bioraffinage forestier liées à la production de bioéthanol  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: L'accès à de nouvelles sources d'énergie renouvelable est un élément clé en ce début de XXIème siècle. L'indépendance vis-à-vis des combustibles fossiles semble difficile à court terme mais de nombreux autres secteurs tels que les énergies solaires, éoliennes ou encore l'apparition de nouveaux biocarburants verts tendent à augmenter la part des énergies renouvelables sur le marché de l'énergie. Dans cette optique le développement du bioraffinage forestier (BRF) - dont l'objectif est de maximiser l'utilisation de la biomasse et de la valoriser via le développement de nouveaux bioproduits - s'est considérablement accru au cours des quinze dernières années et plus particulièrement en Amérique du Nord et en Europe par l'intermédiaire de nombreux investissements publics et privés. Au Canada, le BRF trouve une opportunité particulièrement intéressante dans le secteur des pâtes et papiers (P&P), en grande difficulté financière depuis le début des années 1990. En effet, le BRF offre une opportunité considérable pour cette industrie d'améliorer voire de transformer ses plans d'affaires en ajoutant de nouveaux produits à leurs familles traditionnelles pour ainsi diversifier leurs revenus et améliorer leur compétitivité sur le marché. La palette de bioproduits accessibles est considérable: des produits chimiques de commodité (acides, alcool, etc.), divers biocarburants jusqu'à des produits de haute valeur ajoutée (nutraceutiques et pharmaceutiques). En Amérique du Nord, les biocarburants jouissent d'une demande sur le marché en constante augmentation en particulier le bioéthanol de deuxième génération cible de nombreux développeurs de technologies qui veulent assurer sa production à grande échelle dans les années à venir (e.g. premières échelles de production de 40 à 60 Millions de gallons) en bénéficiant de nombreuses aides d'organismes gouvernementaux sous diverses formes (subventions, prêts, possibilités de bénéficier des crédits carbone). Ainsi le bioéthanol représente une cible d'intérêt à court terme pour les sociétés du secteur des P&P pour leur permettre de considérer l'implantation et la possible intégration de diverses technologies émergentes dans leur contexte d'usines par l'intermédiaire de projets de conception et d'ingénierie usuels. Néanmoins, la grande variabilité dans les échelles de développement de ces technologies, le manque d'informations et l'incertitude liée à leur utilisation rend l'évaluation et la comparaison de ces technologies difficiles. Ainsi, le risque que prend une société papetière à considérer l'intégration de technologies BRF est important. En effet, du fait de l'investissement majeur demandé pour leur implantation, ces compagnies ne peuvent se permettre des choix stratégiques non calculés. Afin de soutenir une stratégie de diversification des revenus, les procédés sélectionnés doivent donc assurer un bon Retour sur Investissement (ROI) et un certain niveau de maturité technologiques. Pour permettre à ces sociétés de minimiser les risques lors de leur prise de décision, il est donc nécessaire de pouvoir trier ces technologies émergentes très tôt afin d'identifier les plus prometteuses avant d'entreprendre toute étude de conception et d'ingénierie détaillée reliée à leur intégration aux usines considérées.  ABSTRACT: Having access to new renewable sources of energy is a key issue today in the beginning of the XXIst century. Being independent from fossil energy sources seems impossible in the short term but new sources of renewable energy are being developed in the market as solar and wind energy systems. As an example, the development of the forest biorefinery (FBR) to maximize the use of lignocellulosic feedstocks to produce new bioproducts dramatically evolved over the last fifteen years, especially in North America and Europe. In Canada, the biorefinery has an interesting application in the forest sector and especially in pulp & paper companies facing a difficult financial situation since the beginning of 1990. Indeed, the FBR offers a unique opportunity for this industry sector to improve and transform their way of doing business and add new products to their existing P&P portfolio in order to increase their revenue and gain competitiveness. A huge diversity of products could be reached thanks to biorefinery technologies: from commodity chemicals (acids, alcohols, etc.) to biofuels or even added-value chemicals (nutraceuticals and pharmaceuticals). Biofuels currently have a huge demand on the North American market and especially second-generation ethanol. Numerous technology providers are willing to develop its production in the upcoming years (e.g. development scales between 40 and 60 Million gallons.) thanks to potential federal support (grants, loans, carbon credits). Ethanol would then represent a good opportunity in the short term for these P&P companies to consider the integration of various FBR technologies in their mills. Nevertheless, the discrepancy among scales of development between all these technologies and the scarcity and uncertainty of information needed to evaluate them make technology assessments even more difficult. Thus, investing in the FBR sector for integrating new technologies implies risk taking from P&P companies: not choosing a mature technology with economic and technological guarantees could potentially deteriorate the already dramatic economic situation. To minimize risk taking and allow efficient decision, previous to any early stage design study, it is important to be able to critically evaluate the future potential of proven as well as emerging FBR technologies and triage them before any more detailed design study is done regarding their integration in mill contexts.


identifier: Laviolette, J.-P. (2010). Réactions homogènes en phase gazeuse dans les lits fluidisés  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Cette thèse présente une étude sur les réactions homogènes en phase gazeuse dans les lits fluidisés. L'objectif principal est de développer des outils de modélisation et de caractérisation des réactions homogènes en phases gazeuses dans les réacteurs à lit fluidisé. Minimiser l'occurrence de réactions homogènes dans les lits fluidisés est un enjeu majeur puisqu'elles peuvent causer une baisse de production suite à la dégradation des réactifs et des produits désirés. Par ailleurs, ces réactions peuvent représenter un risque pour la sécurité lorsqu'elles sont rapides et exothermiques comme c'est le cas pour les réactions d'oxydations. Dans la région du lit fluidisé, la fraction de solides augmente le taux de recombinaison des radicaux libre et évite l'initiation de réactions homogènes ou réduit leur vitesse de réaction. Il existe toutefois des régions de haute porosité où des réactions homogènes peuvent être produites par de fortes concentrations de réactifs combinés à des températures et pressions élevées (caractéristiques de nombreux procédés incluant les procédés d'oxydation). Dans ces régions, le taux de recombinaison des radicaux libres peut être insuffisant pour empêcher l'initiation de réactions en phases gazeuses. Dans un réacteur à lit fluidisé, les régions de faible fraction de solides incluent principalement: • La zone du distributeur et des injecteurs dans le lit fluidisé • La phase bulle dans le lit fluidisé • Les régions en aval du lit fluidisé (zone de désengagement, cyclone, etc.) Dans la première partie de ce travail, la combustion en lit fluidisé du méthane, éthane, propane et n-butane avec de l'air a été étudiée en mode d'injection séparée. Un lit fluidisé de particules inertes de sables a été opéré dans le régime à bulle et à des températures intermédiaires : 923 K ≤ TB ≤ 1123 K. Pour l'éthane, le propane et le n-butane, la combustion avait lieu principalement dans la région de désengagement lorsque la température du lit fluidisé était inférieure à T1 = 923 K. D'un autre côté, la combustion se produisant entièrement dans une distance de 0.2 m de l'injecteur lorsque la température du lit était supérieure à T2 = 1073 K.  ABSTRACT: This thesis presents a study on homogeneous gas-phase reactions in fluidized beds. The main objective is to develop new tools to model and characterize homogeneous gas-phase reactions in this type of reactor. Minimizing the risk of gas-phase reactions in fluidized beds is critical since they may cause a decrease in production by degrading reactants and desired products. Furthermore, they may constitute a safety concern in the case of fast and exothermic reactions such as oxidation reactions. In the fluidized bed region, the high solids volume fraction quenches free radicals, which minimizes gas-phase reactions. However, fluidized bed reactors are characterized by several regions of low solids volume fractions where gas-phase reactions may occur due to high temperatures, pressures and reactants concentrations. In these regions, the rate at which free radicals are quenched may be insufficient. In a fluidized bed reactor, the regions of low solids volume fraction mainly include: • The regions close to the distributor and the injectors • The bubble phase • The regions downstream of the fluidized bed surface (freeboard, cyclones, etc. ) Chemical processes in fluidized beds should be designed in order to prevent the initiation of homogeneous gas-phase reactions in these regions. In the first part of this work, the non-premixed combustion of C1 to C4 n-alkanes with air was investigated inside a bubbling fluidized bed of inert sand particles at intermediate temperatures: 923 K ≤ TB ≤ 1123 K. For ethane, propane and n-butane, combustion occurred mainly in the freeboard region at bed temperatures below T1 = 923 K. On the other hand, complete conversion occurred within 0.2 m of the injector at: T2 = 1073 K. For methane, the measured values of T1 and T2 were significantly higher at 1023 K and above 1123 K, respectively. The fluidized bed combustion was accurately modeled with first-order global kinetics and two one-phase PFR


identifier: Reygrobellet, A. (2010). Impacts des conditions d'exploitation sur les performances des filtres au charbon actif biologique  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: L'usine de Sainte-Rose, située à Laval, Qc, utilise une filtration biologique depuis 1986. En 1997, une chloration a été mise en place en amont des 6 filtres au charbon actif biologique (CAB) dans le but de diminuer l'entretien de la station de pompage de relèvement localisée à la suite de l'étape de postozonation mais en amont de la filtration CAB. Typiquement, une dose de 0,3 mg Cl2/L est ajoutée à la sortie des tours de contact d'ozone. Par ailleurs, le charbon présent dans les filtres de cette usine n'a pas été changé depuis de nombreuses années ce qui est également le cas de la majorité des usines où la filtration biologique est utilisée. L'objectif général de ce projet était donc d'étudier l'impact de divers paramètres d'exploitation pouvant mener à une baisse d'efficacité de la filtration biologique afin de mieux comprendre les baisses de performance des filtres CAB observées à l'usine de Sainte-Rose. L'impact d'une chloration en amont des filtres CAB sur leurs performances biologiques a été étudié ainsi que l'impact de la durée d'utilisation du charbon. Pour réaliser ces études, une validation de la représentativité des études effectuées à l'échelle pilote a préalablement été effectuée.  Dans le but de répondre à ces objectifs, une étude sur pilote a été menée. Ce pilote était composé de 4 colonnes de 5 cm (2 po.) fonctionnant avec un temps de contact de 11 min. Différents médias et différents affluents ont permis d'établir des comparaisons entre les performances biologiques de filtres contenant des charbons d'âges différents (1, 15 et 20 ans). Les performances d'une colonne avec un affluent chloré ont également été suivies. Les principaux paramètres suivis étaient le carbone organique total (COT), le carbone organique dissous biodégradable (CODB), l'azote ammoniacal, la demande en chlore (24h) et les précurseurs de THM. Des analyses de la colonisation de la surface des charbons ont également été effectuées grâce à la mesure de l'activité des bactéries hétérotrophes et des bactéries nitrifiantes.  Une comparaison entre les performances d'une colonne pilote et d'un filtre industriel a été réalisée. L'écart entre les performances des enlèvements de COT du filtre et de la colonne est resté relativement constant au cours de la période de suivi (entre 0,03 et 0,09 mg/L). L'abattement moyen du filtre de l'usine était toutefois légèrement supérieur. La différence de temps de contact en fût vide (TCFV) entre la colonne pilote (11 min) et le filtre de l'usine (17,9 min) pourrait être la cause de cette différence. Aucune différence significative entre la colonne et le filtre pour l'enlèvement de CODB (> 40%) n'a été observée.  ABSTRACT: The water treatment plant of Sainte-Rose, Laval, QC, has been using biological filtration since 1986. In 1997, chlorination has been introduced upstream of six biofilters in order to reduce maintenance costs of the pumping station, which follows post-ozonation. Typically, a dose of 0.3 mg Cl2/L is added at the output of the ozone contact towers and the granular activated carbon (GAC) in the filters have not been changed for many years, as many other treatment plants where biological filtration is used.  The main objective of this project was to study the impact of various operating parameters on biological performances of the filters in order to understand why CAG filters efficiency has declined in recent years in the Sainte-Rose water treatment plant. The effects of a pre-chlorination of the biofilters on their biological performance and the effects of the carbon's age on its efficiency for the removal of biodegradable compounds were also studied in this project. A comparison between a full-scale biofilter and a filtration column in a pilot unit has been performed in order to validate the results. The pilot used for these tests was made of four columns (2 in.) with an empty bed contact time (EBCT) of 11 min. Three granular activated carbons of different ages (1, 15 and 20 years) were tested in filtration columns in this pilot unit to compare their biological performances. The performance of a column supplied with a chlorinated influent was also followed. The main parameters taken into account were total organic carbon (TOC), biodegradable dissolved organic carbon (BDOC), ammonia nitrogen, chlorine demand (24) and THM-UFC. The analytical monitoring that were also made included solid analysis of the carbon colonization with the measurement of the potential nitrifying and heterotrophic activities. These measurements were made in order to determine which carbon gives the better water quality and to evaluate the effects of chlorination on the filtration performances. The comparison between a column and an industrial filter gave the following results: the difference between both concerning TOC removal remained relatively constant during the monitoring period (between 0.03 and 0.09 mg / L) but TOC removal of the full-scale filter was slightly higher. The difference between the EBCT of the column (11 min) and the filter plant (17.9 min) could be the origin of this difference. No significant difference between both for the BDOC removal (> 40%) was observed. The removal of ammonia nitrogen was about 100% for the column and for the filter. A slightly better reduction of THM-UFC was observed for the full-scale filter.


identifier: Daoudi, J. (2010). Dynamique de collaboration au sein des équipes dispersées : Le cas des projets d'ingénierie  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: La globalisation des marchés, la cherté des compétences, et le développement sans précédent des technologies de l'information et des communications (TIC) encouragent les entreprises à réviser leurs pratiques. Désormais, les entreprises se procurent des ressources bien au-delà de leurs frontières organisationnelles et nationales, et leurs équipes deviennent de plus en plus étendues. Pour la réalisation des projets d'ingénierie, la constitution des équipes dispersées dont les membres collaborent sur une base régulière est devenue un mode de fonctionnement de plus en plus répandu. Cependant, cette pratique amène un contexte nouveau qui se caractérise par la diversité culturelle, la variété des pratiques, la différence des TIC utilisées, la rivalité, etc. Il s'agit là d'une dynamique complexe qui nécessite davantage d'exploration. L'objectif général du présent projet de recherche est de développer une meilleure compréhension de la collaboration en contexte de dispersion des équipes de projets. Pour y répondre, une exploration de la littérature qui porte sur la collaboration et la dynamique des équipes dispersées est effectuée. Cette investigation a permis de développer un modèle caractéristique du phénomène étudié. Ce modèle qui exprime, en effet, les facteurs déterminants de la collaboration, le contexte auquel cette collaboration fait face, et l'impact que celle-ci exerce sur la performance des équipes de projets.  ABSTRACT: Market globalization, the scarcity of skills, and the explosive development of information and communications technologies (ICT) compel companies to scrutinize their practices. Henceforth, companies will seek resources beyond their organizational and national boundaries, and project teams will become increasingly distributed. To carry out engineering projects, today's enterprises require distributed teams whose members work together regularly and intensely. However, this practice has raised new challenges: cultural diversity, differing practices, incompatible ICT, rivalries, and more. This complex dynamic needs to be understood and effectively managed. The overall objective of this research project is to develop a better understanding of how collaboration works in distributed project teams. First, the literature on collaboration and the dynamics of distributed teams is reviewed. A model including the different determinants of collaboration, the characteristics of collaborative environments, and the impact of collaboration on project team performance is then presented. To verify the validity of the model, an empirical survey was administered to professionals involved with distributed engineering projects. Based on data gathered from 253 project teams, various research hypotheses are confirmed. The results support the central role of collaboration in successful distributed projects. Superior collaborative functioning depends on several factors: organizational support, ICT, project manager leadership, and the flexibility and commitment of team members. Moreover, the collaborative dynamic is found to be influenced by various contextual factors, including member distributedness, and within-team trust and rivalry. Our results provide both a practical and theoretical contribution through a better understanding of collaboration in distributed project teams to enable optimal management.


identifier: Bichai, F. (2010). Impact des organismes supérieurs sur la qualité microbiologique de l'eau potable  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les organismes supérieurs commencent à être perçus comme une préoccupation sanitaire dans l'eau potable puisqu'ils sont de plus en plus décrits comme de potentiels véhicules de microorganismes pathogènes internalisés et, jusqu'à un certain point, comme des boucliers de protection contre la désinfection pour les microorganismes qu'ils transportent. Les travaux de cette thèse se concentrent sur l'étude des organismes supérieurs comme hôtes et véhicules de microorganismes pathogènes dans l'eau potable, en considérant principalement le zooplancton multicellulaire tel que les rotifères et le zooplancton crustacéen, ainsi que les nématodes, et excluent essentiellement l'étude des amibes, qui sont déjà qualifiées de « cheval de Troie » des microorganismes et sont davantage documentées à cet égard. L'objectif général de cette thèse de doctorat consiste à évaluer l'impact de l'internalisation des microorganismes pathogènes par les organismes supérieurs sur le risque microbiologique lié à la consommation d'eau potable. La réalisation de cet objectif général nécessite de considérer plusieurs aspects du phénomène qui sont encore peu documentés dans la littérature scientifique, soit principalement: (i) la probabilité d'occurrence d'un microorganisme pathogène à l'intérieur d'un organisme supérieur dans l'eau potable; (ii) l'impact des procédés de désinfection sur la survie d'un microorganisme internalisé par un organisme supérieur. Plus précisément, cette thèse se donne pour objectifs spécifiques de : (1) caractériser l'occurrence du phénomène d'internalisation de microorganismes pathogènes par les organismes supérieurs dans la filtration granulaire et le transport des organismes internalisés dans l'eau filtrée; (2) caractériser l'effet de protection dont bénéficient les microorganismes internalisés par des organismes supérieurs sur la performance de la désinfection UV; (3) comparer l'effet de protection dû à l'internalisation des microorganismes parallèlement à celui de l'agrégation et de l'attachement aux particules sur la performance de deux procédés voisins, soit la désinfection UVC et la désinfection solaire (UVA), appliqués respectivement dans les pays industrialisés et en développement;  ABSTRACT: Higher organisms are increasingly perceived as a sanitary concern in drinking water as they are described as potential vehicles and, to some extent, as shields against water disinfection for internalized pathogens. This thesis focuses on the study of higher organisms as hosts and vehicles for pathogenic microorgansims in drinking water, by considering mainly multicellular zooplankton such as rotifers and crustacean zooplankton as well as nematodes, and essentially exclude the study of amoebae, who are already qualified as "Trojan horse" of microorganisms and are more documented in this regard. The general objective of this thesis is to assess the impact of the internalization of pathogens by higher organisms on the microbiological risk associated with consumption of drinking water. Achieving this objective requires considering several aspects of the phenomenon which are still poorly documented in scientific literature, primarily: (i) the occurrence probability of internalized pathogens within higher organisms in drinking water, and (ii) the impact of disinfection processes on the survival of microorganisms internalized by higher organisms. More specifically, the specific objectives of this thesis are: (1) to characterize the occurrence of the phenomenon of pathogens internalization by higher organisms in granular filtration and the transport of internalized organisms in the filtered water; (2) to characterize the protection effect provided to microorganisms internalized by higher organisms on the performance of UV disinfection; (3) to compare the protective effect due to internalization of microorganisms and that of aggregation and attachment to particles on the performance of two close processes, UVC disinfection and solar (UVA) disinfection, respectively applied in industrialized and developing countries;


identifier: Machado, A. (2010). Étude des pointes épileptiques intercritiques par acquisition simultanée en spectroscopie proche infrarouge et électroencéphalographie  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: L'épilepsie affecte entre 0,5 et 1 % de la population Canadienne et chez environ 30% des patients épileptiques les crises sont réfractaires aux traitements pharmacologiques. Une chirurgie de la zone épileptogène peut alors être envisagée à condition que l'intervention n'entraine pas de pertes fonctionnelles sévères. Durant l'évaluation préchirurgicale, des techniques d'imagerie non- invasives sont utilisées pour localiser le foyer épileptogène responsable de la génération des crises. Elles sont aussi utilisées pour localiser les zones cérébrales générant des décharges épileptiques intercritiques (DEIs) se manifestant généralement sans symptômes cliniques. L'électroencéphalographie (EEG) est l'examen de référence pour identifier ces événements électrophysiologiques anormaux. Les DEIs ont une valeur localisatrice car ils sont impliqués dans les réseaux de propagation des crises épileptiques. La spectroscopie proche infrarouge (SPIR) est une technique d'imagerie optique diffuse sensible aux variations corticales d'oxygénation microvasculaire. Elle possède une très bonne résolution temporelle et contrairement à l‘imagerie fonctionnelle par résonance magnétique (IRMf), elle est sensible à la fois aux changements de concentrations en oxyhémoglobine et en désoxyhémoglobine. L'acquisition simultanée EEG/SPIR apparait donc comme une technique complémentaire aux acquisitions simultanées EEG/IRMf afin de caractériser le couplage entre décharge électrique épileptique et réponse hémodynamique associée. L'objectif de ce projet est donc de mettre en place l'environnement technique et méthodologique nécessaire afin de démontrer la pertinence clinique de cette nouvelle modalité dans le contexte de la prise en charge préchirurgicale des épilepsies réfractaires.  ABSTRACT: Epilepsy is a neurological disorder that affects 0.5 to 1% of Canadians. Treatment implies long-term drug therapy, to which approximately 30% of patients do not respond. For these patients surgery may be considered. The goal of surgery is the resection of brain tissue that contributes to generate seizures, without causing functional loss. During pre-surgical evaluation, multimodal non-invasive imaging is performed to localize brain areas involved during the generation of seizures, i.e., the epileptic focus, but also other areas generating epileptic discharges with no clinical manifestations, the Interictal Epileptiform Discharges (IEDs). IEDs are transient abnormal waveforms characteristic of the epilepsy of each patient one can measure using scalp Electroencephalogram (EEG). Functional Near infrared spectroscopy (NIRS) acquired simultaneously with EEG is a new promising technique to study hemodynamic responses at the time of epileptic activity. NIRS can monitor local fluctuations of deoxy and oxy haemoglobin concentrations within 1cm of cortex depth and with excellent temporal resolution. NIRS is therefore the ideal complement to simultaneous EEG/ functional magnetic resonance (fMRI) imaging technique. In order to characterize brain areas involved in the generation of seizures and IEDs, this project aims at setting a complete environment for data acquisition and analysis of simultaneous EEG/NIRS data. Our objective is to demonstrate the clinical relevance of this technique during the presurgical evaluation of epileptic patients.


identifier: Villey, R. (2010). Tomographie par cohérence optique Doppler pour l'imagerie en temps réel des écoulements rapides dans les anévrismes et sténoses  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: La tomographie par cohérence optique est une technique d'imagerie non invasive utilisant un interféromètre pour produire des images à haute résolution et en profondeur. En mode Doppler, on utilise l'information fréquentielle des interférogrammes pour reconstruire des cartes de vitesses dans des fluides, en particulier pour caractériser des écoulements sanguins. Les techniques actuelles présentent des limites en termes de vitesses mesurables à cause du phénomène de « repliement » intervenant à haute vitesse, empêchant l'étude quantitative d'écoulements rapides et complexes, notamment les écoulements turbulents. Or de tels profils existent dans le corps humain,  principalement au niveau de la base du cerveau, où certaines déformations de la paroi des artères, les anévrismes et les sténoses, sont sources de turbulences et présentent un intérêt médical important de par leur prévalence et leur dangerosité. Il s'est donc agi de créer un tomographe permettant d'imager correctement et quantitativement ces écoulements, en vue d'étudier les profils de vitesses dans les anévrismes et sténoses et leur impact physiologique, ce qui n'avait pas été fait auparavant avec la tomographie par cohérence optique. L'appareil doit être capable de quantifier des effets Doppler importants, ce qui a été permis par une implémentation mécanique et numérique originale. La méthode numérique repose sur des travaux antérieurs du laboratoire de biophotonique, mais elle a dû être adaptée pour fonctionner en temps réel. Il a aussi fallu concevoir un banc d'essai et des fantômes d'artères les plus représentatifs possibles des phénomènes que l'on souhaitait étudier.  ABSTRACT: Optical coherence tomography uses an interferometer to produce high resolution in-depth pictures of biological samples in a non-invasive manner. When used in Doppler mode, the frequency content of interferograms is computed to quantify the velocities within the sample, especially for blood flows. Current methods suffer from so-called “phase-aliasing” artifacts which prevent using optical coherence tomography at high physiological velocities, especially when flows are complex and/or turbulent. Such profiles do exist in the human body and are of primary medical importance since they notably occur in major brain arteries, where wall deformations such as aneurysms and stenoses are relatively frequent and particularly dangerous. These pathologies can increase the turbulence phenomena, making the current imaging methods inefficient thus calling for a new system capable of displaying faithful representations of velocities involved here. It would then become possible to explore the nature and physiological consequences of these flows within such pathological arteries. The tomograph we developed used an original design and numeric methods based on the laboratory's previous work to treat large Doppler shifts and display corresponding high velocities in real-time. To create such flows it was necessary to develop a suitable test bed and realistic brain aneurysm and stenosis phantoms.


identifier: Ouellet-Plamondon, C. (2010). Magnétophotoluminescence de dyades d'azote uniques dans le GaAs  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Dans le but de réaliser une source de lumière quantique, plusieurs émetteurs ont été envisagées allant des lasers aux boites quantiques. Un des candidats pourrait être une dyade d'azote dans le GaAs. Cette nanostructure est composée de deux atomes d'azote en proche voisin se substituant à deux atomes d'arsenic. De même valence que l'arsenic, ce sont les effets combinés de la différence d'électron égativité et de la petite taille des atomes d'azote qui forment un puits de potentiel attractif pour l'électron. Celui-ci lie un trou par interaction coulombienne, formant ainsi un exciton lié à la dyade dont on peut observer la luminescence. Ce mémoire présente une étude expérimentale portant sur la structure fine de l'émission provenant de dyades d'azote uniques. La photoluminescence de ces dyades est réalisée à l'aide d'un microscope confocal à haute résolution spatiale et sous un champ magnétique pouvant aller jusqu'à 7 T. La résolution spatiale de ce montage combinée à la densité surfacique de dyades de l'échantillon étudié permet de faire l'étude des propriétés d'une seule dyade à la fois. Puisque la symétrie C2v des dyades étudiées lève la dégénérescence des niveaux excitoniques sans champ magnétique, il est possible observer quatre ou cinq transitions excitoniques, tout dépendant de l'orientation de la dyade avec la direction d'observation. À l'aide d'un hamiltonien considérant l'interaction d'échange, le champ cristallin et l'effet Zeeman, on modélise les énergies des niveaux excitoniques ainsi que leurs probabilités de transitions. De plus, on confirme les différents états de polarisation linéaire de ces transitions. Ce modèle nous permet de déterminer des plages de validité pour le facteur g de l'électron ainsi que les facteurs isotropes et anisotropes de l'interaction du trou avec le champ magnétique. Enfin, le coefficient diamagnétique nous permet de calculer un rayon de l'électron de 16.2 °A, confirmant que celui-ci est fortement localisé à la dyade. Parmi les dyades étudiées, un certain nombre d'entre elles possèdent une émission qui contraste avec celle généralement observée. Dans un premier cas, on trouve que l'environnement de celles-ci vient perturber les états excitoniques de sorte que seulement les deux transitions à plus hautes énergies sont observables. Dans un second cas, on observe une transition supplémentaire qui est d´epolarisée et toujours à plus basse énergie. On démontre que cette transition est associée à un exciton chargé, indiquant pour la première fois que ces états sont observables sur une dyade isoélectronique. L'ensemble de ces travaux permet donc une meilleure compréhension des états excitoniques liés à une dyade d'azote et ouvre la voie pour la réalisation de diverses applications.  ABSTRACT: On the goal to achieve an efficient quantum light source, there are many possibilities ranging from lasers to quantum dots. One of those candiate is to use a single nitrogen dyad in GaAs. This nanostructure is composed of two nitrogen atoms in nearest neigbors subsituting for two arsenic atoms. Since both of those atoms have the same valence, the combined effet of the electronegativity and the small size of the nitrogen atoms form a potential well which attracts an electron. A hole is then bound to the electron via coulomb interaction, creating a bound exciton at the dyad from which the luminescence can be studied. In this work, we present an experimental study of the fine structure of the emission from single nitrogen dyads. The photoluminescence measurements are realised using a high resolution confocal microscope and under a magnetic field of up to 7 T. The spatial resolution combined with the sample's surface density of nitrogen dyads allows studying the properties of individual dyads. Since the C2v symmetry of the dyad lifts the degeneracy of the excitonic levels without magnetic field, four or five transitions are observed, depending on the orientation of the dyad with respect to the observation axis. Using a Hamiltonian taking into account the exchange interaction, the local crystal field and the Zeeman effect, the energie of excitonic states as well as their transition probabilites are modelised. This model reproduce the linear polarization of the emmited photons and is used to determine a range of acceptable value for the g-factor of the bound electron as well as the isotropic and anisotropic factors of the interaction of the weakly-bound hole with the magnetic field. Furthermore, from the diamagnetic shift, the radius of the wavefunction of the electron is evalutated at 16.2 °A, confirming that it is strongly localized to the dyad. Of all the dyads studied, a certain number of them had an emission strickingly different from the ones usually observed. In a first case, the environment perturbed the excitonic states making only the two states at higher energy observable. In a second case, an additional depolarised transition is observed at lower energy. We show that this transition is associated to a charged exciton, indicating for the first time that these nanotructures can bind multiple charges like their larger epitaxial and collo¨ıdal counterpart. This work gives a better comprehension of excitons bound to a nitrogen dyad and opens the way to many applications.


identifier: Miao, H. Y. (2010). Numerical and Theoretical Study of Shot Peening and Stress Peen Forming Process  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Le grenaillage de précontrainte est un procédé d'écrouissage largement utilisé dans les industries aérospatiale et automobile pour améliorer la résistance à la fatigue de composants métalliques et ainsi prolonger leur durée de vie utile. La performance et la répétabilité de cette amélioration dépendent largement des paramètres de grenaillage, tels que l'intensité Almen, le taux de recouvrement, la durée du traitement de grenaillage, etc. La méthode d'analyse par éléments finis a été adoptée pour simuler le procédé de grenaillage en raison du développement de plus en plus poussé des méthodes numériques et de l'augmentation des ressources et capacités informatiques disponibles. La plupart des modèles par éléments finis du procédé de grenaillage, tels que les modèles 2D ou les modèles à impact unique, ne peuvent représenter adéquatement ce procédé qui implique un grand nombre d'impacts de billes distribuées de façon aléatoire. Par conséquent, un des objectifs principaux de cette étude a été de développer un modèle 3D capable de simuler ce procédé aléatoire, et d'utiliser ce nouveau modèle afin d'étudier de façon quantitative les relations entre les paramètres de grenaillage et les résultats de ce traitement. La mise en forme par grenaillage avec application d'un pré-chargement externe est une utilisation particulière du grenaillage de précontrainte lors de la fabrication de composantes à paroi mince. Ce procédé est largement utilisé dans l'industrie aéronautique afin de produire des composantes minces avec des formes géométriques complexes, telles que des revêtements de voilure. La plupart des études publiées portant sur ce procédé consistent en des études expérimentales d'essais et erreurs. Par conséquent, un autre objectif de cette étude a été de développer un modèle numérique afin de simuler ce procédé, et d'investiguer quantitativement les relations entre les conditions de pré-chargement (moment de flexion ou force en tension appliquée) et la forme résultante (flèche maximale résultante ou rayon de courbure). Un nouveau modèle 3D par éléments finis capable de simuler les impacts de billes distribués de façon aléatoire a été développé afin de simuler de façon dynamique le grenaillage de précontrainte. En utilisant ce modèle aléatoire, des relations quantitatives ont été établies entre l'intensité du jet de billes, le taux de recouvrement, la rugosité induite et le nombre d'impacts, pour une composante en aluminium 2024. Les résultats de simulation montrent que ce nouveau modèle par éléments finis aide à bien comprendre le procédé et permet de mieux prédire les  ABSTRACT: Shot peening is a cold working process widely used to improve the fatigue life of metallic components in the aerospace and automobile industries. The performance and repeatability of this improvement depend greatly on the shot peening parameters, such as Almen intensity, surface coverage, peening time, etc. Finite Element Analysis (FEA) has been adopted to simulate the shot peening process based on the development of computer resources and numerical methods. Most of the existing Finite Element (FE) models, however, such as 2D models and one shot impact models, cannot describe numerous randomly distributed shot flow. Therefore, one goal of this study was to establish a 3D shot peening model that can simulate a random shot peening process and to study the quantitative relationship between peening parameters and peening results. Stress peen forming is a special application of shot peening that deals with thin target components. Stress peen forming has been widely used in the aeronautics industry to produce thin components with complex shapes, such as wing skins. Most studies of the stress peen forming process have been based on trial and error experiments. Therefore, another objective of this study was to develop a numerical model in order to simulate this process, and to investigate the quantitative relationship between the prebending conditions (prebending moment or prestress) and the forming results (resulting arc height or radius of curvature). A novel 3D FE model that describes randomly distributed shots was developed in order to simulate the dynamic shot peening process. Using this 3D random FE model, a quantitative relationship was established between peening intensity, surface coverage and roughness, with respect to the number of shots, based on the same target component, aluminum 2024. The simulated results show that the novel FE model can help us to understand and predict shot peening results better than the existing conventional FE models. An experimental study of shot peening and stress peen forming was carried out in order to validate the novel FE model. In shot peening experiments, the quantitative relationships between saturation, surface coverage and roughness, with respect to peening time, were established for aluminum 2024 test strips. A pre-stressing device was designed to apply prebending moments on the strip in order to perform stress peen forming. The principal conclusion was that with increasing prebending moment, the deformed arc height following the prebending direction increases.


identifier: Lambert LaRoche, M.-A. (2010). Optimisation dynamique de la sélection de vols partagés d'un transporteur aérien  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Le partage de vols est une pratique désormais très répandue qui permet à un transporteur aérien d'apposer un de ses numéros de vol sur un vol exploité par une compagnie partenaire pour ainsi considérer ce dernier dans son propre réseau. Malgré qu'il ait été prouvé à maintes reprises que ce type de partenariat peut générer d'énormes revenus additionnels, il reste très complexe pour une compagnie aérienne de choisir quels vols partager avec quels partenaires. L'objectif du présent projet est de proposer un outil d'aide à la décision qui optimise les revenus d'un transporteur aérien en considérant deux aspects qui n'étaient pas expressément considérés dans la littérature : l'impact de rendre un vol partagé dans le réseau et les interactions qui existent entre les vols que l'on souhaite rendre partagés. Pour ce faire, une méthode heuristique est développée. À chaque itération, la demande est répartie sur le réseau en fonction de la sélection de vols partagés et cette sélection est modifiée dans le but d'augmenter la profitabilité du transporteur. Pour accélérer la résolution, la demande est répartie sur des graphes réduits au lieu de considérer le réseau entier d'un transporteur. Un modèle mathématique de répartition de la demande est construit et validé à l'aide d'un logiciel existant afin d'être utilisé à l'intérieur de l'heuristique. De plus, une méthode de blocage du flot est employée pour assurer un plus grand réalisme. Deux algorithmes basés sur l'heuristique développée sont appliqués pour optimiser la sélection de vols partagés d'Air Canada avec un partenaire et, en deuxième temps, avec deux partenaires. En comparaison avec deux méthodes actuellement utilisées, ces algorithmes proposent des sélections de vol qui génèrent beaucoup plus de revenus. Les résultats obtenus démontrent également qu'il existe une interaction claire entre les vols partagés choisis et qu'il est important de considérer cet effet dans l'optimisation de la sélection de vols partagés. Toutefois, les algorithmes proposés nécessitent de très longs temps de résolution et rien n'assure leur convergence. Des recherches plus approfondies devront être menées pour accélérer la résolution de l'heuristique proposée, pour améliorer la précision du modèle de répartition de la demande utilisé et pour étudier plusieurs facteurs reliés à la gestion de vols partagés qui n'ont pas été considérés dans le présent projet.  ABSTRACT: Codesharing is now a widespread practice that allows an airline to put one of its flight numbers on a flight operated by a partner airline and consider it in its own network. Even though it has been repeatedly demonstrated that this type of partnership can generate important additional revenues, it is very complex for an airline to choose which flights to share with which partners. The objective of this project is to provide a decision support tool that maximizes the revenues of an airline considering two aspects that were not explicitly considered in the literature: the impact of adding a shared flight in the network and the interactions that exist between flights that are chosen to become codeshared. Therefore, a heuristic is developed. At each iteration, the demand is distributed on the network considering the codeshare flight selection and this selection is modified in order to increase the profitability of the carrier. To speed up the resolution, the demand is distributed on reduced graphs instead of the full network. A mathematical model of demand distribution is built and validated using existing software before being used in the heuristic. In addition, a blocking flow method is used to ensure greater realism. Two algorithms based on the developed heuristic are used to optimize the codeshare flight selection of Air Canada with one partner and with two partners. In comparison with two methods currently used, these algorithms propose codeshare flight selections that generate much greater revenues. The results also show that there is a clear interaction between selected flights and that it is important to consider this effect when optimizing the selection of codeshared flights. However, the proposed algorithms require very long resolution times and their convergence is not guaranteed. Further research should be conducted to acccelerate the resolution of the proposed heuristic, to improve the accuracy of the demand distribution model used and to investigate different factors related to codeshare management that were not considered in this project.


identifier: Kiraga, A. F. (2010). Vérification des systèmes de sécurité probabilistes : restriction de l'attaquant  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: L'analyse des protocoles de sécurité présentant un comportement probabiliste et non déterministe nécessite, afin d'évaluer les propriétés probabilistes, l'introduction d'un objet appelé ordonnanceur résolvant tout le non déterminisme existant dans le modèle. La sécurité des protocoles étant évaluée dans un environnement hostile, il est tout naturel que l'ordonnanceur soit considéré sous le contrôle de l'adversaire ayant le contrôle complet de tout le réseau de communications. Cette considération confère généralement une puissance trop forte à l'adversaire du fait que certains choix résultent des actions internes devant rester invisibles à l'adversaire. Nous proposons une méthode de restriction des ordonnanceurs basée sur la relation d'équivalence observationnelle définie sur l'ensemble des actions du protocole modélisé sous-forme de processus de décision markovien (MDP) en définissant deux niveaux d'ordonnancement. L'ordonnanceur interne ou coopératif résout à l'avance le non déterminisme entre les actions observationnellement équivalentes avec une distribution de probabilités uniforme et le reste du non déterminisme dans le modèle est résolu par les ordonnanceurs externes modélisant ceux considérés sous le contrôle de l'attaquant lors de l'analyse du protocole. Nous implémentons ensuite cette méthode dans le model checker PRISM en utilisant des algorithmes basés sur les structures de données symboliques tout en préservant les fonctionnalités initiales de PRISM. Enfin, nous illustrons notre méthode par des études de cas de protocoles de sécurité, le protocole de dîner de cryptographes de David Chaum et le protocole de signature de contrat de Michael Rabin. Mots-clés : Protocole de sécurité, système probabiliste, non déterminisme, ordonnanceur, processus de décision markovien, model checking probabiliste, diagramme de décision.  ABSTRACT: Analysis of security protocols which exhibit both probabilistic and non-deterministic behavior require an object called scheduler to solve all non-determinism in the model for evaluating probabilistic properties. In the context of analysis of security protocols running into an hostile environment, it's quite natural to consider the scheduler to be under control of the adversary having full control of all the communications network. This assumption gives the adversary an unreasonably strong power of the fact that certain choices result from internal actions which must remain invisible to the attacker. We propose a method for limiting the power of the schedulers based on an observational equivalence relation defined on the actions set of the protocol modeled as Markov decision process (MDP) by defining two levels of scheduling. A (static) internal or cooperative scheduler resolves uniformly the non-determinism over observationally equivalent actions and the remaining non-determinism in the model is resolved by external or adversarial schedulers which model partial capabilities of the adversary during the security analysis of the protocol. We then implement our method in PRISM model checker by using algorithms based on symbolic data structures and by preserving basic functionalities of PRISM. Finally we illustrate our idea by applying the method on David Chaum's dining cryptographers protocol and Michael Rabin's probabilistic contract signing protocol. Keywords: Security protocol, probabilistic system, non-determinism, scheduler, Markov decision process, probabilistic model checking, decision diagram.