title: IONOSPHERIC SOUNDING USING FARADAY ROTATION OF SIGNALS OF OPPORTUNITY

title: SONDAGE IONOSPHÉRIQUE UTILISANT LA ROTATION DE FARADAY DES TRANSMISSIONS D'OPPORTUNITÉES

subject: Automatic Identi cation System (AIS)

subject: Faraday rotation

subject: electromagnetic (EM) waves

subject: radio frequency (RF) propagation

subject: ionosphere (auroral, irregularities, instruments and techniques)

subject: electron density profile

subject: total electron content (TEC)

subject: computer ionospheric tomography (CIT)

subject: algebraic reconstruction technique (ART)

subject: single frequency

abstract:
Ionospheric sounding using signals of opportunity is the practice of using any type of
signal that is intended for another purpose to measure parameters that characterize
the ionosphere. Numerical modelling has demonstrated that Automatic Dependent
Surveillance-Broadcast (ADS-B) and Automatic Identification System (AIS) signals
are subject to Faraday rotation (FR) as they pass through the ionosphere. Ray
tracing techniques were used to determine the characteristics of individual waves, including
the wave path and the state of polarization. The modelled FR was computed
and used to infer the total electron content (TEC) along the paths. TEC data was
used as input for computerized ionospheric tomography (CIT) in order to reconstruct
electron density maps of the mid-latitude ionosphere. A technique is also developed
to obtain a more realistic value for the average parallel component of the magnetic
field along the path. This improves the estimation of TEC from FR (and vice-versa).
Another method to create an electron density profile using three tunable parameters
and independent FR and TEC measurements is also presented.

abstract: Le sondage ionosphérique à l'aide de signaux d'opportunité est la pratique qui consiste à utiliser tout type de signal destiné à mesurer les paramètres caractéristiques de l'ionosphère. La modélisation numérique a démontré que les signaux de surveillance dépendante automatique en mode diffusion (ADS-B) et de système d'identification automatique (AIS) sont soumis à la rotation de Faraday (FR) lorsqu'ils traversent l'ionosphère. Les techniques de traçage de rayons ont été utilisées pour déterminer les caractéristiques des ondes individuelles, y compris le trajet des ondes et l'état de polarisation. Le FR modélisé a été calculé et utilisé pour déduire le densité électronique total (TEC) le long des trajectoires. Les données TEC ont été utilisées pour la tomographie ionosphérique informatisée (CIT) afin de reconstruire les cartes de densité électronique de l'ionosphère aux latitudes moyennes. Une technique est également développée pour obtenir une valeur plus réaliste de la composante parallèle moyenne du champ magnétique le long du trajet. Cela améliore l'estimation de TEC à partir de FR (et vice-versa). Une autre méthode pour créer un profil de densité électronique utilisant trois paramètres réglables et des mesures indépendantes de FR et TEC est également présentée.


title: ASSEMBLAGE SEMI-AUTOMATIQUE DE LOGS POUR ENTRAINEMENT D’OPÉRATEURS DE SIEM

title: SEMI-AUTOMATED LOG SEQUENCE GENERATION FOR SIEM OPERATOR

contributor: Royal Military College of Canada / Collège militaire royal du Canada

subject:
SIEM
CYBER TRAINING
SIMULATION
LOGS
EMULATION
Network operantion Center
cyber defense

abstract:
Security information and Event management (SIEM) software enable the
aggregation of information generated by all security sensors within a defended
network providing optimal visibility on security alerts. SIEMS have become the
main information management tool used by system defenders to organize logs
and security alerts for an organization's Network Operation Center (NOC). The
training of system defenders is a recurring challenge, which is costly in terms of
both money and time. This research contributes to the development of training
methods that does not depend on network penetration teams. This research is
based on the development of new techniques to train network defenders,
particularly SIEM operators. We intend to develop a new approach that does not
rely on the presence of a penetration testing team. The use of SIEM replay
connectors is a viable alternative to train SIEMS operators. However, organizing
logs characteristic of malicious scenarios in a way which can be useable by SIEM
replay connectors is not trivial. This research has developed techniques and
proposes an architecture to assemble logs useable by replay connectors to train
SIEM operators in a semi-automatic fashion.


title: Decontaminating Sensitive Equipment of Toxic Industrial Materials

title: La décontamination de l'équipement sensible des matières toxiques industrielles

subject:
decontamination
décontamination
electronics
électronique
FK-5-1-12
perfluorinated ketone
cétone fluorée

abstract:
Plusieurs tendances globales concomitantes, y compris une croissance agressive dans le secteur agricole, l’industrialisation et l’urbanisation, ainsi que la dégradation des contrôles d’hygiène et de la sécurité à travers les zones de conflit, créent un milieu d’opérations militaires complexe et dangereux.  Malgré la reconnaissance de ce problème au sein de la doctrine militaire, l’omniprésence des matières toxiques industrielles pourrait constituer un défi significatif aux mesures de protection de santé des forces déployées ainsi qu’aux procédures actuelles de décontamination d’équipement en raison des risques inattendus.  Par exemple, les composants de plusieurs équipements sensibles et ceux des solutions de décontamination sont incompatibles.  Donc, l’équipement contaminé pourrait devenir plutôt un risque qu’un atout pour les forces déployées.  Présentement, les Forces armées canadiennes ne possèdent aucun système de décontamination convenable aux tels équipements sensibles.

Le but de la présente recherche était une évaluation de l’aptitude d’une cétone fluorée liquide de disponibilité commerciale, soit la FK-5-1-12, à  effectuer la décontamination des équipements sensibles opérés par les Forces armées canadiennes à travers l’enlèvement des matières toxiques industrielles communes.  L’enlèvement de plusieurs contaminants d’une variété de surfaces sensibles a été évalué lors de ce travail afin de concevoir un ensemble de démonstration technologique pour les Forces armées canadiennes.

Un inventaire des matières toxiques industrielles a été fourni par le commanditaire.  Des coupons de matériel pour les essais d’efficacité d’un processus modèle de décontamination ont été obtenus suite à l’analyse des dispositifs sensibles.  Un processus modèle de décontamination superficielle à travers l’immersion des coupons dans 10 mL de la cétone fluorée a été quantifié par les analyses instrumentales de neutrons activés des atomes spécifiques.

Des mesures de la pertinence de l’emploi du liquide, y compris ses besoins opérationnels de stockage et de transport ainsi que ses possibles réactions chimiques avec des substances industrielles communes, ont été analysées à travers les méthodes numériques et par les expériences spectroscopiques.  La FK-5-1-12 pourrait être employée aux climats chauds, mais ceci exigera une réfrigération constante.  Elle semble plus réactive avec les amines qu’avec les alcools, dégageant de la chaleur et de la vapeur une fois en contact avec les amines en particulier, ce qui pourrait nuire à sa pertinence.  Par exemple, la décontamination des espèces aminées sans endommager les surfaces sensibles pourrait constituer un défi.

Les quantifications initiales de la décontamination des bas fardeaux de contamination (14 µg·cm-2) organophosphoré ont confirmé l’hypothèse que la cétone fluorée pourrait effectuer la désorption physique superficielle des contaminants.  Par exemple,  90 % de la masse initiale de contamination a été enlevé en dedans d’une heure lorsqu’un coupon de polyéthylène était assujetti au processus.  Par contre, aux plus hauts fardeaux de cinq et dix fois de plus de densité de contamination, cette action de désorption n’était pas permanente.  Donc, dans le but de confirmer l’hypothèse que la cétone fluorée pourrait au minimum déplacer les espèces de contamination, la procédure a été modifiée pour accommoder une étape de séparation en parallèle.  La récupération de contamination arsénique dans les médias de séparation (le charbon activé et la cellulose) a confirmé cette dernière hypothèse et a motivé l’optimisation du processus.  Par exemple, l’augmentation du débit de la cétone, même dans un régime d’écoulement laminaire, a transféré plus de masse de contamination (> 90 %) et celle-ci, plus rapidement que lorsque la cétone était en repos.  Les coupons en Nylon-6,6 n’ont pas été décontaminés aussi rapidement que les coupons en polymères non-tissés, ce qui s’explique par l’affinité supérieure de Nylon aux contaminants.

La compatibilité du processus aux dispositifs représentatifs de l’équipement sensible, y compris les ordinateurs portatifs et les monocles à vision nocturne, a été essayée lors de 17 essais opérationnels.  Les ordinateurs portatifs ont subi des essais de stress par logiciel, tandis que les monocles ont été essayés par la spéctrométrie.  Une panne transitoire, soit l’incapacité de transmission des données par laser lors de l’immersion, a été observée.  Exceptionnellement, il y avait une perte permanente de 3 % du volume d’un disque dur qui s’est produit après un deuxième essai d’immersion.  Il n’y avait ni d’autres résultats inattendus, ni d’autres pannes transitoires ou permanentes au bilan des essais.

La FK-5-1-12 est capable de décontaminer rapidement les superficies des matériaux électroniques.  Pourtant, elle ne répond pas à l’ensemble des besoins opérationnels probables d’un système de décontamination sensible en raison de son point d’ébullition bas et de sa réactivité avec les amines.  Néanmoins, les résultats communiqués dans le présent travail pourraient contribuer à l’acquisition d’un système déployable qui convient à la décontamination de l’équipement sensible.

abstract:
The trends of aggressive agricultural growth, industrialisation, and urbanisation, combined with degraded industrial hygiene and security in conflict zones, are changing the environment of military operations.  This fact is readily acknowledged in military tactical doctrine.  The widespread presence of toxic industrial materials in theatres of operation poses risks to deployed personnel.  To mitigate risks to personnel, there are established decontamination processes that remove or transform toxic materials, but these processes tend to damage so-called ‘sensitive’ equipment.  When sensitive equipment is contaminated, it therefore becomes a liability.  The Canadian Armed Forces lack a decontamination process for sensitive equipment that is both effective at reducing exposure risk for personnel and maintains the equipment’s longevity.

The goal of this project was to evaluate the suitability of a commercially available liquid perfluorinated ketone—FK-5-1-12—originally marketed for fire suppression and designed to be minimally deleterious to human and environmental health, to decontaminate sensitive equipment of a range of toxic industrial materials likely to be encountered on deployed Canadian Armed Forces operations.

An inventory of toxic industrial materials was provided by the project sponsor and the toxic materials of greatest concern were identified.  Likewise, the properties of sensitive materials and equipment were analysed and suitable challenge contaminants and material coupons for testing were procured.  A bench-scale physical decontamination process was designed in which contaminated coupons were immersed in the liquid.  The effectiveness of this treatment process was evaluated using neutron-activation analytical techniques for trace contamination.

Measures of suitability of the liquid as a decontaminant, including its operating requirements in hot climates, and the possibility of its reacting with common industrial chemicals, were analysed by numerical methods and by spectroscopic experiments.  FK-5-1-12 may be used in hot climates, but would require persistent refrigeration to ensure its availability.  It was found to react with both alcohols and amines, but more rapidly with the latter.  This behaviour could prejudice its suitability in decontaminating substances with amine functions from sensitive surfaces since such surfaces could be damaged by the resulting evolution of heat and vapour.

Initial determinations of decontamination effectiveness at low contaminant loadings (14 µg·cm-2) confirmed that the perfluorinated ketone decontaminated surfaces by removing one order of magnitude of organophosphorus contaminant mass from a polyethylene coupon within one hour of treatment.  However, at five- and ten-fold higher mass loadings, contaminant was not permanently removed.  To test the hypothesis that contaminants tended to be displaced by the perfluorinated ketone, subsequent trials included a parallel separation process.  Recovery of arsenical contaminant in cellulose and activated carbon sorptive media within the bounds of uncertainty supported this hypothesis and motivated further process optimisation.  Consistent with theories of mass transfer, it was found that applying flow to the liquid, even in a laminar régime, resulted in even higher (> 90 %) rates of removal at time-scales of minutes, which are operationally relevant.  Woven Nylon-6,6 substrate material was not as extensively decontaminated as non-woven polymer substrates, likely because of its relatively higher affinity for contaminants.

Devices representative of sensitive equipment used on operations—including laptop computers and night optics—were obtained for operational trials of the decontamination procedure to assess its suitability for treating full-scale equipment.  Laptop computers were subjected to software-based stress tests and night optics to spectrometry.  In one instance, a laptop hard-disk drive recorded a permanent 3 % loss of volume following its second immersion in the liquid.  Some laptops reduced their performance when immersed, but reverted to normal operation afterwards.  However, apart from these two failures, the equipment tested appeared to tolerate temporary immersion in the liquid, even when powered-on.

FK-5-1-12 is capable of rapid surface decontamination of typical electronics materials.  However, it is not an ideal decontaminant with respect to all the likely requirements of a sensitive equipment decontamination system because of its low boiling point and chemical reactivity, particularly with amines.  Nonetheless, it is hoped that the results of this thesis may inform the future procurement of a deployable sensitive equipment decontamination capability.


title: Circularly polarized dielectric resonator antenna with periodic loading for GNSS applications

title: Antenne à polarisation circulaire composée d’un resonateur diélectrique chargée par une structure périodique pour applications GNSS

subject:
antenna
dielectric resonator antenna
broadband
circular polarization
Global Navigation Satellite Systems
electromagnetic band-gap structures

abstract:
A novel dual-sense circularly polarized (CP) dielectric resonator antenna (DRA) concept for the Global Navigation Satellite Systems (GNSS) is presented. The concept introduces a loaded annular dielectric resonator (DR) excited using 4-ports fed in a quadrature. The excitation is based on vertical conformal strips where strips are incorporated into the design and contribute to the overall antenna performance. The most unique feature of this antenna is the resonator load, which modifies the boundary conditions of the resonator core. The load consists of a one-dimensional array of periodic elements that behave like an electromagnetic band-gap structure (EBG). The impact on the antenna performance is multifold, including improved bandwidth, radiation efficiency and reduced mutual coupling between the excitation ports. The antenna also exhibits a radiation stop-band.

The experimental results show that this antenna effectively covers both the lower (1165-1300 MHz) and upper (1560-1610 MHz) GNSS bands. The 0 dBic gain and 3 dB axial ratio (AR) bandwidth significantly exceed the 10 dB return loss bandwidth. The 0 dBic gain and 3 dB AR beamwidth range from 105° to 120° and from 135° to 165°, respectively. The radiation stop-band is at 1355 MHz covering a 10 dB radiation suppression band of about 15 MHz.

The antenna is about 24.5 mm high and uses a 90 mm diameter ground plane. It improves upon the current state of the art by resolving its two main limitations; the height of the antenna (38% reduced) and lack of a real-estate for the antenna front-end electronics. At the same time, the antenna maintains radiation performances comparable to the state of the art. The main disadvantages of this antenna are the cost and fabrication complexity.

abstract:
Un nouveau concept d’antenne à résonateur diélectrique à polarisation circulaire (CP) à double sens pour les systèmes mondiaux de navigation par satellite (GNSS) est présenté. Le concept introduit un résonateur diélectrique annulaire (DR) chargé et excité à l’aide de 4 ports alimentés en quadrature. L’excitation est basée de lignes microrubans conformes verticales èt est incorporée dans la conception et contribuent à la performance globale de l’antenne. La caractéristique la plus unique de cette antenne est la charge du résonateur, qui modifie les conditions aux limites du résonateur. La charge consiste en un réseau unidimensionnel d’éléments périodiques se comportant comme une structure à bande interdite électromagnétique (EBG). L’impact sur les performances de l’antenne est multiple, notamment l’amélio-ration de la bande passante, de l’efficacité du rayonnement et de la réduction du couplage mutuel entre les ports d’excitation. L’antenne présente également une bande de rejection de rayonnement.
Les résultats expérimentaux montrent que cette antenne couvre efficacement les bandes GNSS inférieure (1165-1300 MHz) et supérieure (1560-1610 MHz). Le gain à 0 dBic et la largeur de bande du taux d’ellipticité (AR) de 3 dB dépassent de manière significative la largeur de bande d’adaptation de 10 dB. Le gain à 0 dBic et la largeur de faisceau à 3 dB AR vont de 105° à 120° et de 135° à 165°, respectivement. La bande de rejection du rayonnement est à 1355 MHz et couvre une bande de suppression de rayonnement de 10 dB d’environ 15 MHz.
L’antenne a une hauteur d’environ 24,5 mm et utilise un plan de masse de 90 mm de diamètre. Cette antenne améliore l’état de l’art en résolvant deux principales limitations: la hauteur de l’antenne (réduction de 38%) et l’absence de surface sous le plan de masse pour l’électronique radio-frequence de l’antenne. Parallèlement, l’antenne maintient des performances de rayonnement comparables à celles de l’état de l’art. Les principaux inconvénients de cette antenne sont le coût et la complexité de la fabrication.


title: IMPACT RESISTANCE OF ULTRA HIGH PERFORMANCE FIBRE REINFORCED CONCRETE PANELS AND STEEL FIBRE REINFORCED CONCRETE PANELS STRENGTHENED WITH FIBRE REINFORCED POLYMER STRAPS AT LOW TEMPERATURES

title: RÉSISTANCE AU CHOC DE PANNEAUX EN BÉTON FIBRÉ À ULTRA-HAUTE PERFORMANCE ET EN BÉTON FIBRÉ ENVELOPPÉ DE POLYMÈRE RENFORCÉ DE FIBRE À TEMPÉRATURE ARCTIQUE

subject:
UHPFRC
FRC
Concrete
FRP
Composites
Impact
FRP Strengthening
Dynamic
Blast
Protective Structure

abstract:
In an age of global terrorism, structures designed with the inherent ability to protect critical persons and assets within them are of key importance to both the private and public sectors.  There is an ever-present threat of accidental explosions in some industrial and resource sectors and deployed military forces are living under the constant threat of enemy offensive action.  In Canada, oil and gas facilities are located in northern climates, where extreme cold temperatures are the norm during the winter months.  Cities in the Athabasca oil patch in northern Alberta, like Fort McMurray and Peace River, have outside air temperatures of -40°C while the coldest design air temperature in Canada is Snag, Yukon with a temperature of -53°C.  The northernmost base occupied by the Canadian Armed Forces (CAF), CFS Alert, has a January outside air temperature of -44°C.  With the Canadian government’s focus on sovereignty of the Arctic, the CAF is focused on achieving this mandate by increasing the military footprint in the Arctic and ensuring there are quick reaction forces in place in the event of an emergency.  Being an extremely cold climate during the winter months, building materials and equipment slated to be used in the Arctic or in northern regions must be tested under those cold weather conditions to ensure they are effective in these environments.
	This project focuses on the design and testing of two types of armoured panels which could be used in a spaceframe structure to provide a lightweight, modular force or infrastructure protection system.  This protection system could be constructed with basic tools, without the requirement for heavy equipment.  It would be adaptable to any austere environment, including the Arctic, and could be adapted for use as a variety of infrastructure elements, such as a perimeter wall or to fortify existing structures.  The primary focus of this project is on the armoured panels.  Two types of panels were cast and tested, a steel fibre reinforced concrete (SFRC) panel strengthened with fibre reinforced polymer (FRP) straps, and an ultra high performance fibre reinforced concrete (UHPFRC) panel.  The two types of panels were designed to have similar flexural strengths to compare their behaviour under dynamic loading conditions.
	A pendulum-type impact hammer was used to investigate the extreme dynamic loading effects on the panels to determine if they were suitable for use in Arctic conditions.  Panels were tested at two different temperatures, the ambient laboratory temperature of 20°C and a cold temperature of -55°C to simulate an Arctic environment.  The panels were cooled to the cold temperature using an industrial-sized freezer of sufficient size to accommodate the specimens.  Both types of panels had the same dimensions, being 1040 mm long, 535 mm wide and 38 mm thick.  The SFRC panels had two FRP straps which were each 100 mm wide and 0.33 mm thick and wrapped around the entire panel.  Quasi-static three-point flexural bending tests were conducted on both types of panels to obtain their threshold failure energy level.  A total of eight quasi-static tests were completed, two of each type of panel at ambient temperatures and two of each type of panel at cold temperatures.  Dynamic tests were conducted using the impact hammer with the impact energy being varied by altering the hammer drop height.  Drop heights were varied from 350 mm up to 1500 mm which corresponded to input energies ranging from 470 J to 2016 J.  A total of sixteen impact tests were conducted and following each ambient temperature impact test, the panel was tested for residual strength using the same three-point flexural bending test as the baseline quasi-static testing.  For the residual strength tests of the cold temperature panels, the panels were returned to the freezer after impact testing and then transferred to the three-point flexural bending test setup once they returned to the required temperature.
The testing program demonstrated that both types of panels could resist impact loads with energies up to 1900 J without complete failure.  Both types of panels were not adversely affected by the extreme cold temperatures and in fact displayed increased effectiveness.  The residual strength of UHPFRC panels was easily predicted based on the permanent midspan deflection caused by the impact test.  The ambient temperature FRP strengthened SFRC panels had decreasing residual strengths as the amount of permanent deflection increased, while the cold temperature panels had the same residual strength despite having different amounts of permanent deflection.  Both types of panels exhibited ductile behaviour, with the UHPFRC panels reaching maximum deflections of 100 mm and the FRP strengthened SFRC panels reaching maximum deflections of 120 mm.
A single-degree-of-freedom (SDOF) model was designed and validated with laboratory results to predict panel behaviour based on various impact energies.  Resistance functions were determined based on the load-deflection curves produced using quasi-static flexural bending test results.  The model is an iterative numerical approach which uses constant acceleration throughout the time-steps to determine midspan displacement throughout the time-history.  The model provided accurate results which could be used to predict peak displacement of panels based on forcing function data.

abstract:
À une époque où le terrorisme prend de plus en plus d’ampleur, les structures ayant la capacité de protéger le personnel et le matériel prennent une importance capitale dans les secteurs privé et public. Il existe également une menace omniprésente d’explosions accidentelles dans certains secteurs industriels et de plus, les forces militaires déployées vivent sous la menace constante d’une action offensive de l’ennemi. Au Canada, les installations pétrolières et gazières sont situées dans des secteurs nordiques où la température est extrêmement froide pendant l’hiver. Les villes situées dans le secteur d’exploitation pétrolière d’Athabasca dans le nord de l’Alberta, comme Fort McMurray et Peace River, doivent intégrer dans la conception une température de -40 °C. La base des Forces armées canadienne (FAC) positionnée le plus au nord à Alert doit gérer une température de -44 °C alors que la plus basse température utilisée pour la conception au Canada est de -53°C à Snag au Yukon. Afin d’assurer la souveraineté du territoire canadien dans l’Arctique, une des priorités du gouvernement canadien, les FAC jouent un rôle primordial dans ce mandat en augmentant l’empreinte militaire dans l’Arctique et en assurant des forces de réaction rapide en cas d’urgence. Compte tenu du climat extrêmement froid, les matériaux de construction qui pourraient être utilisés dans l’Arctique ou dans les régions du nord doivent être mis à l’essai pour vérifier leur efficacité dans de telles conditions.
Ce projet se concentre sur la conception et la mise à l’essai de deux types de panneaux blindés qui pourraient être utilisés dans une structure en treillis formant ainsi un système de protection léger et modulaire. Ce système de protection pourrait être construit avec des outils de base, sans machinerie lourde. Il serait adaptable à tout environnement austère, y compris l’Arctique, et pourrait être adapté à des fins d’utilisation sur une variété d’éléments d’infrastructure, comme un mur périmétrique ou pour fortifier une structure existante. Ce projet vise principalement les panneaux blindés. Deux types de panneaux ont été fabriqués et testés, des panneaux en béton fibré enveloppé de bandes de polymère renforcé de fibres et des panneaux de béton fibré à ultra haute performance. Les deux types de panneaux ont été conçus afin d’avoir des résistances à la flexion similaires pour comparer leur comportement dans des conditions de charge dynamiques.
Un montage expérimental de type pendule a été utilisé pour étudier les effets de chargement dynamique extrêmes sur les panneaux et ainsi déterminer leur efficacité en conditions arctique. Les panneaux ont été testés à deux températures différentes, à la température ambiante du laboratoire de 20 °C et une température froide de -55 °C pour simuler un environnement arctique. Les panneaux devant être testés à -55 °C ont été placés dans un congélateur industriel de grande taille. Les deux types de panneaux avaient les mêmes dimensions, une longueur de 1040 mm, une largeur de 535 mm et une épaisseur de 38 mm. Les panneaux en béton renforcé de fibre étaient enveloppés de deux bandes de polymère renforcé de fibres de 100 mm de largeur et de 0,33 mm d’épaisseur. Des essais de résistance à la flexion trois-points quasi statiques ont été réalisés sur les deux types de panneaux afin de déterminer leur comportement charge déflexion ainsi que leur capacité à dissiper l’énergie. Un total de huit essais quasi statiques ont été réalisés, deux pour chaque types de panneaux à température ambiante et deux pour chaque types de panneaux à des températures arctique. Des essais dynamiques ont été effectués à l’aide du système de type pendule, l’énergie d’impact étant modifiée en variant la hauteur de chute du marteau. Les hauteurs de chute varient de 350 mm à 1500 mm, ce qui correspond à des énergies initiales allant de 450 J à 1900 J. Un total de seize essais d’impact a été effectué. Suite aux essais d’impact à température ambiante, les panneaux ont été testés en flexion trois-points afin de déterminer leur capacité résiduelle de la même façon que pour les essais quasi statiques. Pour les essais de résistance résiduelle des panneaux à température arctique, les panneaux ont été replacés au congélateur après l’essai d’impact afin d’atteindre à nouveau une température de -55 °C et ensuite testés en flexion trois-points.
Le programme expérimental a démontré que les deux types de panneaux pouvaient résister à des charges d’impact correspondant à des niveaux d’énergies de près de 1900 J sans rupture. La température arctique n’a pas affecté la performance des deux types de panneaux, apportant même une légère amélioration de la résistance de certains panneaux. La résistance résiduelle des panneaux de béton fibré à ultra haute performance a été facilement prédite en fonction de la déflexion permanente à mi-portée causée par l’essai d’impact. Les panneaux en béton de fibré enveloppés de bandes de polymère renforcé de fibres à température ambiante ont vu leurs résistances résiduelles diminuer et leur déflexion permanente augmenter, tandis que les panneaux testés à température arctique ont gardé la même résistance résiduelle malgré des quantités différentes de déflexion permanente. Les deux types de panneaux ont présenté un comportement ductile, les panneaux en béton fibré à ultra haute performance ont atteint des déflexions maximales de 100 mm et les panneaux en béton de fibres enveloppé de bandes de polymère renforcé de fibre on atteint des déflexions maximales de 120 mm.
Un modèle à un degré de liberté a été conçu et validé afin de prédire le comportement des panneaux en fonction de différents niveaux d’énergie d’impact. Des fonctions de résistances ont également été déterminées en utilisant les courbes charge-déflexion des essais quasi statiques. Le modèle est basé sur une approche numérique itérative qui utilise une accélération constante pour chaque incrément de temps pour déterminer le déplacement de la mi-portée dans le temps. Le modèle fournit des résultats précis pouvant être utilisés pour prédire le déplacement maximal des panneaux selon les données de fonction de forces.


title: DETERMINATION AND INFLUENCE OF SHEAR STRENGTH PARAMETERS OF MATERIAL INTERFACES ASSOCIATED WITH GROUND SUPPORT SYSTEMS

title: DÉTERMINATION ET INFLUENCE DES PARAMÈTRES DE RÉSISTANCE AU CISAILLEMENT AUX INTERFACES DE MATÉRIAUX ASSOCIÉES AUX ANCRAGES DANS LES SOLS

subject:
Interface
Shear Strength
Ground Support
Tunnelling
Rock Bolts
Direct Shear
Modelling
Grout
Steel
Sand
Rock
Concrete

abstract:
Ground support and reinforcement techniques are commonly used in a diverse array of geotechnical engineering works. Reinforcement and support elements may be found in the form of pile foundations, rock bolts, soil nails, spiles, and forepoles, among other devices. There is currently limited knowledge on the mechanisms involved with how, specifically, the surface of the support element interacts with the ground and (if present) the adhesive medium (e.g. grout or resin epoxy) which often fills an annulus between the support element and ground. Consequently there also exists a limited database in literature that contains specific support parameters for the diverse material interface scenarios (i.e. grout-ground, grout-support, support-ground) involved in support and reinforcement systems. These parameters are fundamental for design purposes, including input parameters for numerical modelling programs.
In order to provide the scientific community with accurate and relevant interaction reference values for the shear interaction behaviour of relevant support system over 190 modified ASTM 3080 constant strain rate direct shear tests were conducted. The experimental results provided the Mohr-Coulomb shear strength envelope and stiffness of the diverse interfaces between different geo-materials and support system materials. This collected data was utilized within numerical simulations that were created based on a constant strain rate direct shearbox test within the 2 dimensional (2D) numerical software package Phase 2 (Rocscience Inc. 2014). From these numerical simulations, the shear stress versus displacement behaviour was compared to the laboratory shear stress versus displacement curves. behaviour The thesis report summarizes the results from the physical testing program as well as the numerical analyses that were conducted as part of this line of research.

abstract:
Les techniques de soutènement au sol et d'armature sont couramment utilisées dans un large éventail de travaux d'ingénierie géotechnique. Les éléments de renfort et de support peuvent se trouver sous la forme de fondations de pieux, de boulons de roche, de clous de sol, de chalumeaux et «forepoles», entre autres dispositifs. On connaît actuellement peu les mécanismes impliqués dans la manière dont la surface de l'élément de support interagit avec le sol et (le cas échéant) le milieu adhésif (par exemple coulis ou résine époxy) qui remplit souvent un espace annulaire entre l'élément de support et le sol. Par conséquent, il existe également une base de données limitée dans la littérature qui contient des paramètres de support spécifiques pour les différents scénarios d'interface de matériau impliqués dans des systèmes de support et de renforcement (par exemple, coulis-sol, coulis-support, support-sol). Ces paramètres sont fondamentaux à des fins de conception, y compris les paramètres d'entrée pour les programmes de modélisation numérique.
Afin de fournir à la communauté scientifique des valeurs de référence d'interaction précises et pertinentes pour le comportement d'interaction de cisaillement du système de support pertinent, on a effectué plus de 190 essais de cisaillement direct à vitesse de déformation constante ASTM 3080 modifiée. Les résultats expérimentaux ont fourni l'enveloppe de résistance au cisaillement de Mohr-Coulomb et la rigidité des différentes interfaces entre différents géo-matériaux et matériaux du système de support. Ces données collectées ont été utilisées dans le cadre de simulations numériques qui ont été créées sur la base d'un test de cisaillement direct à vitesse de déformation constante dans le logiciel numérique 2D (2D) Phase 2 (Rocscience Inc. 2014). A partir de ces simulations numériques, le comportement de contrainte de cisaillement versus déplacement a été comparé à la courbe de cisaillement en laboratoire par rapport aux courbes de déplacement. Le rapport de thèse résume les résultats du programme de tests physiques ainsi que les analyses numériques qui ont été menées dans le cadre de cette ligne de recherche.


title: Modelling of a Hybrid Electric Propulsion System for Spacecraft

title: Modelisation d'un Propulseur Electrique Hybride pour Vehicules Spatiaux

subject: Propulsion Space

abstract:
Space technology is playing an ever-growing role in modern society. From
communications systems to studying climate change and gravity waves, space
is vital to furthering many fields of scientific and technical study. As the
number and complexity of space missions grows, there is a critical need for
efficient onboard thrusters. Electric propulsion presents an excellent alternative to conventional chemical rockets, with advantages for specific spacecraft
applications. Hence, higher exhaust velocities from a plasma-based thruster
allow for more efficient mass utilization and expanded mission capabilities.
While there are several types of electric propulsion, two of the most currently
utilized are Hall Effect thrusters and Ion thrusters. Each of these devices
specializes in different mission types, due to their different operational modes.
A hybrid Hall-ion thruster device is proposed to overcome the disadvantages
(and enhance the advantages) of each thruster type. To investigate the proposed design, time-dependent multiphysics simulations were conducted to understand the detailed underlying phenomena. Plasma evolution within the
thruster was studied and the presence of key trends was characterized. Parameters and design changes were studied in detail and thruster performance
optimized based on results. The physical behaviour is in line with expectations
from comparable electric thrusters for spacecraft

abstract: La technologie spatiale a des ramifications importantes dans le tissu de la société moderne. Elle contribue par exemple à l’étude du changement climatique et aux ondes gravitationnelles, et devient vital dans plusieurs domaines scientifiques et technologiques. Ainsi, quand le nombre et la complexité des missions spatiales augmente, la nécessité d’un système de propulsion efficace devient prépondérante. La propulsion électrique représente une alternative en comparaison à la propulsion traditionnelle de type chimique et possède des avantages pour certaines missions spécifiques de véhicules spatiaux. La vitesse d’éjection du carburant d’un propulseur ionique contribue à une efficacité accrue et des missions plus élaborées. Il existe plusieurs types de propulseurs électriques mais les deux couramment plus utilisées sont les propulseur ionique et de type Hall (chacun spécialisé pour des missions et des modes opérationnels spécifiques). Un propulseur hydride Ion-Hall est proposé afin de combiner les avantages (et limiter les inconvénients) de chaque type. Afin d’étudier le concept proposé, des simulations spatio-temporelles des espèces présents, visent la compréhension détaillée des phénomènes sous-jacents. L’évolution des particules chargées dans le propulseur a été étudiée et les zones et périodes clefs ont été caractérisées. La paramétrisation du propulseur a été étudiée et les conséquences ont été intégrées afin d’optimiser la performance. Le comportement physique est en accord avec les autres types de propulseur électriques pour véhicules spatiaux.


title: THE EFFECTS OF TEXT, GRAPHIC, AND IMAGERY PLACEMENT ON UNDERSTANDING AND RETENTION IN PATROL REPORTING

title: L'IMPACT DU PLACEMENT DU TEXTE, DES GRAPHIQUES ET DES IMAGES DANS LA COMPRÉHENSION ET LA RÉTENTION DES RAPPORTS DE PATROUILLE

subject:
Patrolling
Patrol Reporting
Report Templates
Information Retention
Comprehension
Interface Design
Situational Awareness
Intelligence

abstract:
The manipulation and organization of text, graphics, and imagery have substantial effects on a reader’s ability to comprehend and retain information. Current military field reporting formats are overwhelmingly text based, with limited consideration as to where an image should be placed, limited use of transferable graphics, and with limited attempts to effectively synchronize these elements. This project has taken lessons from the disciplines of cognitive and educational psychology and used these to develop new templates.

Experimentation between the Canadian Army’s current format and the recommended alternative saw an
overall percentage improvement of 19.7% and a t-Test score of 3.78.  This improvement was echoed by a survey that saw the alternative format rated at 8.3 / 10 in terms of overall utility, compared to optimum forms of the current format that only scored 5.4.

This thesis recommends that such results and the structural techniques used to achieve them be considered when designing future interfaces and reporting templates, a program for future evaluation in this area, and a sample design for an automated format that builds on the work conducted thus far.

abstract:
La manipulation et l'organisation du texte, des graphiques et des images ont des effets importants sur la capacité d'un lecteur à comprendre et à retenir l'information.  Les formats actuels des rapports opérationnels militaires sont majoritairement basé sur du texte avec peu de considération pour l'endroit où une image doit être placée, pour utilisation limitée des graphiques et pour le peu d’efforts de synchronisation efficace de ces éléments. Ce projet a pris des leçons dans les disciplines de la psychologie cognitive et éducative et utilisé ces leçons pour développer de nouveaux gabarits.

L’expérimentation entre le format actuel de l'Armée canadienne et l'alternative recommandée a vu un pourcentage d'amélioration globale de 19,7% et un résultat t - test de 3,78. Cette amélioration a été observée de nouveau dans un sondage qui a vu le format alternatif évalué à 8,3 / 10 en termes d'utilité générale, par rapport à des formes optimales de la formule actuelle qui a obtenu seulement 5,4.

Cette thèse recommande que de tels résultats et les techniques de constructions utilisées pour les atteindre, un programme pour l'évaluation future dans ce domaine et un plan d'échantillonnage automatisé qui s'appuie sur les travaux réalisés à ce jour soient considérés lors de la conception d'interfaces futures et des modèles de rapports.


title: EXAMINATION OF SMALL AND LARGE AMPLITUDE AEROELASTIC OSCILLATIONS IN PITCH OF A NACA0012 AIRFOIL

title: ETUDE D'OSCILLATIONS A ERO ELASTIQUES EN TANGAGE DE PETITE ET GRANDE AMPLITUDES D'UNE AILE NACA0012

subject: Aeroelasticity

abstract:
One degree of freedom aeroelastic oscillations in pitch of a NACA0012 airfoil at transitional Reynolds numbers were examined experimentally in a wind tunnel using a pitching wing whose elastic axis is at 35% of the chord length from the
leading edge. It was found that over the range of airspeeds between 5.2 and 10.3 m/s (5.3 x  10^4 < Re < 11 x  10^5) two distinct limit cycle oscillation regimes existed. The large amplitude oscillation (LAO) regime was characterized by oscillation amplitudes of >25 degrees. The small amplitude oscillation regime (SAO) was characterized by oscillation amplitudes of <3 degrees. The regime
that is exhibited by the system is dependent on the initial conditions. Two-dimensional unsteady Reynolds averaged Navier Stokes computations using the gamma-Re model were performed in order to gain physical insight into the flow field and aerodynamic forces at play. Examination of the flow field throughout a small amplitude oscillation cycle shows trailing edge separation which moves towards the leading edge of the wing as the AOA increases. Turbulent transition also occurs near the trailing edge. This leads to a lag between the aerodynamic moment and pitch as the wing pitches through a small amplitude oscillation cycle. It is this lag that feeds the small amplitude limit cycle oscillations by applying the pitching moment about zero degrees AOA. The power spectral density of the small amplitude oscillation computational Cm and Cl data shows frequency
peaks at the fundamental frequency of the limit cycle oscillations, the third harmonic, and also a peak that corresponds to von Karman vortex shedding. Examination of the flow fi eld throughout an LAO cycle shows that trailing edge separation starts at low AOAs (~5 degrees) and quickly moves up towards the leading edge as the angle of attack increases. Counter-rotating vortices
meet at the leading edge of the wing close to the maximum angle of attack leading to massive stall which causes the wing to pitch down and maintains the oscillation cycle. The power spectral density of the large amplitude oscillation
computational Cm and Cl data shows only the fundamental oscillation frequency and several harmonics, indicating that flow transition is not related to the large amplitude oscillations.

abstract: Des oscillations aéroélastiques à un degré de liberté en tangage d’une aile NACA0012 à des nombres de Reynolds transitionnels sont étudiées expérimentalement dans une soufflerie à l’aide d’une aile libre dont l’axe de rotation est situé à 0.35c. On a observé que sur la gamme de vitesses de l’air entre 5.2 et 10.3 m/s (5.3 x  10^4 < Re < 11 x  10^5) deux régimes distincts de cycle limite existaient. Le régime d’oscillations à grandes amplitudes était caractérisé par des amplitudes d’oscillation >25 degrés. Le régime d’oscillations à petites amplitudes était caractérisé par des amplitudes d’oscillation <3 degrés. Le régime exhibé par le système dépend des conditions initiales. Des simulations numériques en deux dimensions de type URANS (Unsteady Reynolds Averaged Navier-Stokes) qui utilisent le modèle gamma-Re furent entreprises afin de solidifier une compréhension physique de l’écoulement et des forces aérodynamiques en présence. L’examen de l’écoulement durant un cycle d’oscillations à petites amplitudes indique un décollement de la couche limite au bord de fuite qui remonte vers le bord d’attaque à mesure que l’angle d’attaque augmente. La transition vers la turbulence se produit aussi près du bord de fuite.  Ceci amène à un retard du moment aérodynamique alors que l’aile tangue autour de son axe de rotation. C’est ce retard qui produit et maintient les oscillations à petites amplitudes. La densité spectrale de puissance des Cm et C_l provenant des simulations numériques montre des pics à la fréquence fondamentale du cycle limite, à sa troisième harmonique et aussi à des fréquences qui correspondent à des lâchers de tourbillons de type von Karman. L’examen de l’écoulement durant un cycle d’oscillations à grandes amplitudes indique un décollement de la couche limite au bord de fuite qui commence à de faibles angles d’attaque (~5 degrés) et qui remonte rapidement vers le bord d’attaque à mesure que l’angle d’attaque augmente. Des tourbillons contrarotatifs se rencontrent au bord d’attaque lorsque l’aile est près de son angle maximum amenant à un décollement massif qui cause un tangage vers le bas et le maintien du cycle d’oscillations. La densité spectrale de puissance des Cm et Cl provenant des simulations numériques montre seulement des pics à la fréquence fondamentale du cycle limite et à plusieurs de ses harmoniques, cela indiquant que la transition n’est pas reliée aux oscillations de grandes amplitudes.


title: MALICIOUS USE OF OMG DATA DISTRIBUTION SERVICE (DDS) IN REAL-TIME MISSION CRITICAL DISTRIBUTED SYSTEMS

title: UTILISATION MALVEILLANT DU SERVICE DE DISTRIBUTION DE DONNÉES DDS D'OMG DANS DES SYSTÈMES DISTRIBUÉS CRITIQUES DE MISSION EN TEMPS RÉEL

subject:
distributed computing
Data Distribution Service
DDS
middleware
mission-critical
Object Management Group
OMG
OpenDDS
Quality of Service
QoS
real-time
RTI
RTPS
SCADA
security

abstract:
Michaud, Michael James. M.A.Sc. Royal Military College of Canada, March, 2017. Malicious Use of OMG Data Distribution Service (DDS) in Real-Time Mission-Critical Distributed Systems. Supervised by S.P. Leblanc, Ph.D. and T. Dean, Ph.D. Object Management Group (OMG)’s Data Distribution Service for Real-Time Systems
(DDS) middleware standard is a popular technology used in mission-critical distributed real-time, data-centric systems, including Air Traffic Control (ATC) systems. DDS is the core integrating technology for an ATC system to track and guide aircraft. DDS is also used in many command and control systems and critical infrastructure systems therefore it is critical that these
DDS-based systems function properly.
This research investigated how DDS could be misconfigured or manipulated to support
malicious activity within a DDS-based system. Since many DDS-based systems are well isolated from other systems and from outside users, the focus of the research was on the methods involved in a client-side attack on a DDS-based system and the effects of the compromise. This
research revealed sixty DDS security issues through the analysis of the DDS protocol and several DDS vendor implementations. Five of these DDS security issues were modeled and demonstrated in a self-contained and isolated environment to demonstrate how they could be exploited to compromise a feature of DDS. These DDS security issues were then validated using
an end-to-end attack scenario using a different DDS-based system. This research demonstrated that these DDS security issues could be effectively exploited by a malicious actor in a client-side
attack on a DDS-based system.
This research addresses a little-researched area of DDS security: the identification of DDS security issues and how they might be exploited by a client-side attack to compromise a DDS-based system. The result of this research work enables further work to be done in being able to detect and defend against a cyberattack on an ATC system, control system or any other DDS-based critical infrastructure system.

abstract:
Michaud, Michael James. M.Sc.A. Collège militaire royal du Canada, March, 2017. Utilisation malveillant du Service De Distribution De Données DDS d’OMG dans des systèmes distribués critiques de mission en temps réel. Thèse dirigée by S.P. Leblanc, Ph.D. et T. Dean, Ph.D.
Le standard de middleware DDS (service de distribution de données pour les systèmes temps réel) du Groupe de gestion des objets (OMG) est une technologie populaire utilisée dans les systèmes informatiques répartis en temps réel, y compris les systèmes de contrôle de la
circulation aérienne (ATC). DDS est la principale technologie d'intégration d'un système ATC pour suivre et guider les avions. DDS est également utilisé dans de nombreux systèmes de contrôle industriels et systèmes d'infrastructure critiques, il est donc essentiel que ces systèmes basés sur DDS fonctionnent correctement.
Cette recherche a étudié comment DDS pourrait être mal configuré ou manipulé pour
soutenir l'activité malveillante dans un système basé sur DDS. Étant donné que de nombreux systèmes basés sur DDS sont bien isolés des autres systèmes et des utilisateurs extérieurs, la recherche a porté sur les méthodes impliquées dans une attaque côté client sur un système basé
sur DDS et les effets du compromis. Cette recherche a révélé soixante problèmes de sécurité DDS grâce à l'analyse du protocole DDS et plusieurs implémentations de fournisseurs DDS. Cinq de ces problèmes de sécurité DDS ont été modélisés et démontrés dans un environnement
isolé pour démontrer comment ils pourraient être exploités pour compromettre une fonctionnalité de DDS. Ces problèmes de sécurité DDS ont ensuite été validés en utilisant un scénario d'attaque de bout en bout utilisant un autre système basé sur DDS. Cette recherche a démontré que ces
problèmes de sécurité DDS pourraient être efficacement exploités par un acteur malveillant dans une attaque côté client sur un système basé sur DDS. Cette recherche porte sur un domaine peu documenté de la sécurité DDS: l'identification des problèmes de sécurité DDS et la façon dont ils pourraient être exploités par une attaque côté client sur un système basé sur DDS. Le résultat de ce travail de recherche permet de poursuivre les efforts pour détecter et se défendre contre une cyberattaque sur un système ATC, un système de contrôle ou tout autre système d'infrastructure critique basé sur DDS.


title: INFLUENCE OF ESTABLISHMENT PERIODS, AERATION, AND SILVER NANOPARTICLES ON THE FUNCTION OF VERTICAL FLOW CONSTRUCTED WETLANDS

title: INFLUENCE DE LA PÉRIODE D'ÉTABLISSEMENT, DE L'AÉRATION ET DES NANOPARTICULES D'ARGENT SUR LA FONCTION DES MARAIS FILTRANTS VERTICAUX

subject:
constructed wetlands
silver nanoparticles
microbial community
wastewater treatment

abstract:
Constructed wetlands (CWs) are a self-adaptive, passive, energy efficient and cost-effective substitute to conventional wastewater treatment methods. The microbial communities in CWs are responsible for much of the complex wastewater treatment potential. CWs require a start-up period after initialization for the ecosystem (microbial, plant) to establish before wastewater treatment processing is optimized. To improve wastewater treatment capacity CWs may use certain intensification designs, such as artificial aeration. Emerging contaminants may enter CWs from wastewater streams after leaching from medial, consumer and personal care products. These emerging contaminants, such as nanoparticles, may affect CW ecology and wastewater treatment performance. The overall objective of this thesis is to evaluate the effects of various perturbations to wetland steady-state (initialization, planting and antimicrobial exposure). First, the development period for twelve planted CW mesocosms was evaluated over a three-month period. The effects of artificial aeration were investigated on water chemistry, wastewater treatment ability, nutrient cycling, microbial activity/function, and plant health. Secondly, Phalaris arundinacea was seeded in a different set of twelve CWs, which had developed unplanted for 4 months prior to seeding. The effects of plant addition and establishment were evaluated for the same metrics as previous. Finally, the effects of antimicrobial silver nanoparticles (Ag NPs) (differing concentrations and types) on CW microbial communities were evaluated using an ex-situ technique involving community level physiological profiling. Microbial communities from both aerated and non-aerated CWs were evaluated as the presence of oxygen alters the environmental conditions within the wetland and therefore may alter both the inherent microbial communities, and the fate/transformation of Ag NPs.
During the planted wetland development period stabilization of water chemistry parameters occurred readily and differentiation was evident between aerated and non-aerated mesocosms. The addition of aeration did not enhance the start-up efficiency for the CW mesocosms. Microbial stabilization occurred after approximately 60 to 75 days in both aerated and non-aerated mesocosms. The addition of Phalaris arundinacea to a set of well-developed CW mesocosms exerted a stabilizing effect on the microbial community, starting to bridge the microbial catabolic functionality between the two system types (aerated and non-aerated). TOC and TN mass removal increased as a result of planting in non-aerated systems. In aerated systems, TOC removal was high (>95%) independent of plant addition, TN removal fluctuated more after plant establishment. The effect of plants on the mesocosms was more defined in non-aerated systems than in aerated systems. The exposure of microbial communities from both aerated and non-aerated CW mesocosms, to Ag NPs showed aerated microbial communities to be much more susceptible to toxicity from silver. This may be a result of fundamental differences in water chemistry between wetland types and the nature of aqueous chemistry for silver. Artificially sulphidized Ag NPs were not toxic to the microbial communities tested. The wash water from Ag NP containing socks catabolically inhibited the microbial communities at a concentration that is environmentally relevant for the release of silver from wastewater treatment plants (0.1 mg/L). Ag NPs preferentially reduced the microbial utilization of carbohydrates and carboxylic and acetic acids, while the utilization of amines and amides was less hindered.
The characterization methods used in this thesis to holistically evaluate CW mesocosms elucidated the subtle effects of wetland development and plant addition on the overall wetland dynamics. Complex interactions between plants, water chemistry and microbial communities lead to changes in pollutant removal in the aerated and non-aerated systems. This thesis validates the importance of rigorous characterization of wetland health and function. Studying wetlands using several lines of evidence informs research and industry on subtle interactions between microbial communities, plants and wastewater components. Further research should continue to examine CWs from a variety of perspectives (physical, chemical, microbial, vegetation, water treatment potential), as well as utilizing the most environmentally relevant concentrations and forms of emerging contaminants available for ecotoxicity studies.

abstract:
Le marais filtrant artificiel (MFA) est une technologie extensive, économique et nécessitant peu énergie comparativement aux méthodes classiques de traitement des eaux usées. Les communautés microbiennes dans les MFA sont responsables d'une grande partie du traitement des eaux usées. Les MFA nécessitent une période de démarrage afin que l'écosystème (microbien, plante) s’établisse et que le traitement des eaux usées soit optimisé. Pour améliorer la capacité de traitement des eaux usées, les MFA peuvent utiliser des processus d'intensification, tels que l'aération artificielle. Les contaminants émergents dans les eaux usées proviennent de la lixiviation de certains produits de consommations et peuvent entrer dans les MFA. Ces contaminants émergents, tels que les nanoparticules, peuvent avoir une incidence sur l'écologie et le traitement des eaux usées. L'objectif général de cette étude est d'évaluer les effets de diverses perturbations sur la stabilité des marais filtrants artificiels (initialisation, plantation et exposition aux agents antimicrobiens). La période de développement a d’abord été évaluée sur douze mésocosmes plantés sur une période de trois mois. Les effets de l'aération artificielle sur la chimie de l'eau, la capacité de traitement des eaux usées, le cycle des nutriments, l'activité / la fonction microbienne et la santé des plantes. Ont été étudiés la deuxièmement partie de l’expérience consistait de mesurer l’effet de l'addition et de l'établissement des plantes sur les MFA selon les mêmes paramètres que l’expérience précédente. Pour ce faire, douze nouveaux mésocosmes ont été alimentés avec des eaux usées pendant 4 mois et ont été par la suite ensemencés de Phalaris arundinacea. Finalement, les effets antimicrobiens des nanoparticules d'argent (NP-Ag), de différentes concentrations et types, sur les communautés microbiennes ont été évalués à l'aide de la mesure du profil microbien. Les communautés microbiennes des MFA aérés et non aérés ont été évaluées, car la présence d'oxygène modifie les conditions environnementales des MFA et peut donc modifier à la fois les communautés microbiennes inhérentes et le devenir / la transformation des NP-Ag.
Au cours de la période de développement des marais filtrants artificiels, la stabilisation des paramètres de la chimie de l'eau s'est avérée facile et la différenciation était évidente entre les mésocosmes aérés et non aérés. L'ajout d'aération n’a pas influencé la période de démarrage des mésocosmes. La stabilisation microbienne s'est produite après environ 60 à 75 jours dans les mésocosmes aérés et non aérés. L'ajout de Phalaris arundinacea aux mésocosmes bien établies a exercé un effet stabilisant sur la communauté microbienne, en réduisant l’écart entre la fonctionnalité microbienne catabolique des deux types de système (aérés et non aérés). L'élimination du carbone organique total (COT) et de l’azote total (AT) a augmenté dans les systèmes plantés non aérés. Dans les systèmes aérés, l'élimination des COT était élevée (> 95%) indépendamment de l'addition de la plante, l'élimination de AT a fluctué davantage après l'établissement des plantes. L'effet des plantes sur les mésocosmes était plus défini dans les systèmes non aérés que dans les systèmes aérés. L'exposition des communautés microbiennes des mésocosmes aérés et non aérés aux Ag NP a montré que les communautés microbiennes de mésocosmes aérés étaient beaucoup plus susceptibles. Cela peut résulter de différences fondamentales dans la chimie de l'eau entre les types MFA ainsi que la chimie de l'argent. Les NP-Ag sulfuré artificiellement n'étaient pas toxiques pour les communautés microbiennes testées. L'eau de lavage contenant NP-Ag a inhibé cataboliquement les communautés microbiennes à des concentrations possiblement présentes dans l’environnement lors de la libération d’Ag par les stations de traitement des eaux usées (0,1 mg/L). Les NP-Ag ont préférentiellement réduit l'utilisation microbienne des glucides et des acides carboxylique et acétique, tandis que l'utilisation d'amines et d'amides était moins affectée.
Les méthodes de caractérisation utilisées dans cette thèse pour évaluer globalement les marais filtrants artificiels ont permis d'élucider les effets subtils du développement des MFA et l'addition de plantes sur la dynamique des MFA. Les interactions complexes entre les plantes, la chimie de l'eau et les communautés microbiennes entraînent des changements dans l'élimination des polluants dans les systèmes aérés et non aérés. Cette thèse confirme l'importance d'une caractérisation rigoureuse de la santé et de la fonction des MFA. Étudier les MFA en utilisant plusieurs techniques informe la recherche et l'industrie sur les interactions subtiles entre les communautés microbiennes, les plantes et les composantes des eaux usées. Das recherches subséquentes devraient permettre d'examiner les MFA sous diverses perspectives (physique, chimique, microbienne, végétale, potentiel de traitement de l'eau), ainsi que l'utilisation des concentrations et des formes de contaminants émergents représentant ce qui est susceptible d’être libérés dans l'environnement et causé de l'écotoxicité.


title: MODÉLISATION D'UN STRATIFIÉ MINCE CARBONE- EPOXY EN FLEXION 4-POINT

title: MODELING 4-POINT BENDING OF THIN CARBON-EPOXY LAMINATES

subject:
4-point bending
interlaminar stresses
finite element
edge effect

abstract:
Finite elements analysis is often used to predict the behaviour of composite materials as the use of analytical calculations is limited by the complexity the material's stress state. Although the Classical Laminate Theory (CLT) can be used to determine in-plane stress, it cannot be used to determine interlaminar stress as this theory presumes an inplane state. The analysis of composite materials is possible through various commercial finite element analysis software packages available on the market. The objective of the present study was to develop a methodology to predict the distribution of the interlaminar stress in a 4-point bending test in order to ultimately study the relation between laminate fatigue behaviour and the values of interlaminar stress at the edges. Three finite elements analysis software packages (ANSYS, Stress Check and PATRAN/NASTRAN) were used to develop a consistent method for modeling and results extraction.
The numerical predictions obtained from the laminate model [(0/90)4]s have shown a defection comparable to the experimental testing results. The laminate's displacement values (defection) are the same with both the numerical and experimental results despite the simplicity of the modelling used.
The macroscopic modelling approach, where each ply is defined by an orthotropic and homogenous material, generated stress singularities to the plies' interface at the edges. These singularities are caused by a discontinuity in the material properties of the neighboring plies. However, the out-of-plane interlaminar stress tends to converge when examined at a specified distance from the free edge.
A convergence zone was established by estimating the stress variation in accordance with the number of degrees of freedom in the model. Using the P-method, the convergence zone was precisely defined by varying the polynomial degree while keeping the position of the elements identical on each model. The maximum value of the interlaminar stress cannot be determined with the model used, however, by determining the maximum interlaminar stress in the convergence zone a comparison of various laminates can be done.
The interlaminar stress for three types of laminates was assessed. The number of plies and the orientation of the reinforcements were defined in order to obtain laminates with similar bending stiffness but with varied interlaminar stress. The three laminates analysed [(0/90)4]s,[0/65/90/65/0/65/90/65/0]s et [0/45/90/45/0/45/90/45/0]s produced low, medium and high values of interlaminar stress.
In conclusion, developing a method for consistently comparing interlaminar stresses aid in determining whether a correlation between interlaminare and fatigue behaviour exists.

abstract:
La complexité de l'analyse des contraintes des matériaux composites limite l'utilisation des calculs analytiques, rendant l'analyse par éléments finis souvent nécessaire. Alors que la théorie classique des stratifiés (TCS) peut être utilisée pour déterminer les contraintes dans le plan, les contraintes interlaminaires ne peuvent ^être évaluées par cette théorie, car la théorie suppose un état plan de contrainte. Différents logiciels commerciaux d'analyse par éléments finis permettant la modélisation des matériaux composites sont disponibles sur le marché.
L'objectif de la présente étude était de développer une méthodologie permettant de prédire la distribution de la contrainte interlaminaire d'un stratifié soumis _a un essai en flexion 4-point dans le but éventuel d'étudier la relation entre le comportement en fatigue d'un stratifie et les valeurs de la contrainte interlaminaire aux rebords. Trois logiciels d'analyse par éléments finis (ANSYS, Stress Check et PATRAN/NASTRAN) ont été utilisés afin de développer une méthode logique pour la création d'un modèle et l'extraction de résultats.
Les résultats numériques obtenus à partir de la modélisation du stratifié [(0/90)4]s ont montré un fléchissement équivalent aux résultats expérimentaux. Les valeurs de déplacements du stratifié (fléchissement) sont équivalentes pour les résultats numériques et expérimentaux, et ce malgré la simplicité du modèle utilisé.
L'approche de modélisation macroscopique, où chaque pli est défini par un matériau homogène et orthotrope, a créé des singularités de contraintes à l'interface des plis aux rebords. Ces singularités sont produites par la discontinuité des propriétés des plis adjacents. Toutefois, la valeur des contraintes interlaminaires hors plan tend à converger à une certaine distance du rebord.
Une zone de convergence a été définie en évaluant la variation des contraintes selon le degré de liberté du modèle, et l'utilisation de la méthode-P a permis de définir avec précision cette zone de convergence en variant le degré polynomial tout en conservant la position des éléments dans chaque modèle. Bien que le modèle utilisé ne permette pas de déterminer la valeur maximale de la contrainte interlaminaire située en zone de singularité, en évaluant les contraintes interlaminaires en zone de convergence, une comparaison de différents stratifiés peut être effectuée selon la valeur des contraintes interlaminaires de chacun des stratifiés.
Les contraintes interlaminaires de trois types de stratifiées ont été évaluées. Le nombre de plis ainsi que l'orientation des renforts ont été définis afin d'obtenir des stratifiés dont la rigidité en flexion est similaire, mais dont les contraintes interlaminaires varient. Les trois stratifiés analysés [(0/90)4]s, [0/65/90/65/0/65/90/65/0]s et [0/45/90/45/0/45/90/45/0]s ont produit des contraintes interlaminaires de différents niveaux soient faibles, moyennes et élevées. La comparaison des contraintes interlaminaires permettra d'analyser le comportement en fatigue des différents stratifiés â partir d'essais expérimentaux et de définir un facteur de corrélation entre les contraintes interlaminaires et le comportement en fatigue des stratifiés.


title: Multicolour Optical Photometry of Active Geostationary Satellites Using a Small Aperture Telescope

title: Photométrie Optique Multi-Couleur de Satellites Géostationnaires Actifs Avec un Télescope à Petite Aperture

subject: Photometry geostationary satellite

abstract:
Although broadband photometry has been used to infer information about artifcial
satellites since soon after the launch of Sputnik 1, to date there has not been a coherent progression of understanding regarding the information that can be obtained, and the most effective methods of doing so. Many individual studies, and some long ongoing experiments, have used costly metre-class telescopes to obtain data despite other experiments demonstrating that much more flexible and affordable small aperture telescopes may be suitable for the task. In addition, due to the highly time consuming and weather dependent nature of obtaining photometric observations, many studies have suffered from limited data sets or relied upon simulations to support their claims. Therefore, an experiment was conducted with the aim of determining the utility of small aperture telescopes for conducting broadband photometry of satellites. A small aperture telescope (Celestron CG-14, 35.6 cm aperture) was used to gain multiple night-long, high temporal resolution data sets of a limited number of geostationary satellites (Anik F1, Anik F1R, Anik G1, Echostar 17, Galaxy 11, and Intelsat 805). The results of the experiment demonstrate that small aperture telescopes can be highly effective for obtaining accurate photometric measurements of geostationary satellites. In the process some novel discoveries were made that cast doubt on the effi cacy of some of the previous approaches to obtaining and analysing photometric data. For example, it was discovered that satellite lightcurves vary to a significantly greater degree than has been generally recognised, and significant features such as oscillations were detected in some lightcurves with frequencies higher than would be detectable at temporal resolutions that have typically been employed in the past. Furthermore, these results suggest that high temporal resolution, simultaneous, multicolour observations may have significant utility in characterising or identifying satellites in some cases.

abstract:
Bien que la photométrie à large bande ait été utilisée pour obtenir de l'information sur les satellites artificiels  peu de temps après le lancement de Sputnik 1, il n'y a pas eu jusqu'à maintenant une progression cohérente dans la compréhension de l'information pouvant en être déduite, ainsi que sur les méthodologies les plus efficaces. Plusieurs études individuelles et quelques longues expériences toujours en cours ont fait l'usage de télescopes dispendieux de la catégorie des mètres pour obtenir des données malgré que d'autres expériences aient démontré que des télescopes â petite aperture beaucoup plus flexibles et abordables peuvent être convenables pour la tâche. De plus, étant donné la variabilité de l'état du ciel et le cout élevé en temps pour obtenir des observations photométriques, plusieurs études reposaient sur des ensembles de données limités ou bien sur des simulations afin d'appuyer leurs allégations. Par conséquent, une expérience a été conduite ayant comme objectif d'évaluer l'utilité des télescopes à petite aperture effectuant de la photométrie à large bande de satellites. Un télescope à petite aperture (Celestron CG-14, aperture de 35.6 cm) a été utilisé pour obtenir plusieurs ensembles de données à haute résolution temporelle pour la durée des nuits, à partir d'un nombre limité de satellites géostationnaires (Anik F1, Anik F1R, Anik G1, Echostar 17, Galaxy 11 et Intelsat 805). Les résultats de cette expérience démontrent que les télescopes à petite aperture peuvent être hautement efficaces pour obtenir des relevés photométriques exactes de satellites géostationnaires. Tout au long du processus, quelques nouvelles découvertes ont été faites mettant en doute l'efficacité de certaines approches antérieures pour obtenir et analyser des données photométriques. Par exemple, il a  ét é trouv é que le degr é de variation des courbes de lumi ère de satellites est beaucoup plus important que ce qui avait
g én éralement  ét é reconnu jusqu' à maintenant. De plus, des caract éristiques significatives telles que des oscillations ont  ét é d étect ées dans certaines courbes de lumi ère avec des fr équences plus grandes que ce qui serait d étectable avec les r ésolutions temporelles typiquement utilis ées dans le pass é. En outre, ces résultats indiquent que des observations à haute résolution temporelle, simultanées et multi-couleur peuvent avoir une utilité significative pour la caractérisation ou l'identification de satellites dans certains cas.


title: PHYTOREMEDIATION OF PETROLEUM HYDROCARBONS AND SALT IMPACTED SOIL BY RECRETOHALOPHYTES AND HALOCONDUCTION

title: PHYTOREMEDIATION DES HYDROCARBURES DE PETROLE ET DU SOL IMPACTE PAR LES SELS PAR RECRETOHALOPHYTES ET HALOCONDUCTION

subject: phytoremediation recretohalophytes haloconduction

abstract: Two environmental contaminants that are found at many oil and gas extraction sites are petroleum hydrocarbons (PHCs) and salts. Conventional remediation technologies for PHC- and salt-contaminated soils include ex situ treatment methods like excavation and disposal, as well as in situ treatments such as leaching and the addition of soil amendments. These traditional remediation technologies are expensive, require multiple applications, and could potentially have a negative effect on sensitive ecosystems. A passive solution to remediating PHCs and salts individually that has been shown to work in the past with varying degrees of success is phytoremediation. PHCs are degraded by microorganisms in the root zone (rhizodegradation), while salt tolerant plants, known as halophytes extract salts from the soil. Some halophytes, known as recretohalophytes, have specialized salt glands embedded in their leaf tissue that excrete excess salts onto their leaf surfaces. Under the appropriate conditions, these salts can mobilize into the air by wind, effectively diluting them over a large area, in a process known as haloconduction. Two native recretohalophytes Distlichils spicata and Spartina pectinata were assessed for their ability to simultaneously degrade PHCs and disperse salts. Soils impacted by high levels of potassium chloride (KCl) were spiked to a total petroleum hydrocarbon (TPH) level of ~10,000 mg/kg. TPH levels significantly decreased to around ~4,000 mg/kg in the first three months of the 22 month experiment. There was no significant difference between the planted and non-planted pots indicating that the TPH decrease was not attributable to the plants. The PHCs did not interfere with the salt excretion capabilities of S. pectinata, which significantly (p<0.05) reduced the salt levels by ~93%. At optimal humidity conditions (55-65%), the salt crystals of S. pectinata measured 31 + 24 μm, which is significantly smaller than D. spicata crystals measured at 49 + 22 μm (p<0.05). S. pectinata also excreted significantly more salt crystals per unit area of plant surface (60 crystals + 41 per 1 mm2) than D. spicata (27 crystals + 16 per 1 mm2). A wind tunnel apparatus was designed and constructed to mobilize and collect excreted salt once it had blown off the plants. The salt was collected from within the apparatus by swabbing the inside at 30 cm increments, washing the moistened cheesecloth, and rinsing any remaining salt off of the plant. A mean total of 34 ± 21 mg of salt (Cl-) was collected for D. spicata and 189 ± 54 mg for S. pectinata, which is significantly more total salt than D. spicata (p<0.05). Combining meteorological data with the results determined in this thesis, it is now possible, for the first time, to model the dispersion of salt at a field site planted with D. spicata and S. pectinata. These findings contribute to the theory of haloconduction and the implementation of recretohalophytes for phytoremediation of PHCs and salts.

abstract: Les sels et les 'hydrocarbures pétroliers (HCP) sont deux contaminant environnementaux présents aux sites d'extraction de pétrole et de gaz. Les technologies classiques d'assainissement des sols contaminés par les hydrocarbures pétroliers et les sels incluent les méthodes de traitement ex situ, comme l'excavation, ainsi que les traitements in situ comme le lessivage et les amendements au sol. Ces technologies d'assainissement traditionnelle sont coûteuses, nécessitent plusieurs applications et on le potentielle d’avoir un effet négatif sur les écosystèmes sensibles. La phytoremédiation est une méthode passive pour assainir les HCP et les sels, qui a été démontré dans la littérature, individuellement, avec plusieurs degrés de succès. Les HCP sont dégradés par les micro-organismes présents dans la zone racinaire (rhizodégradation), tandis que les plantes tolérantes au sel, appelées halophytes, extraient les sels du sol. Certains halophytes, connus par le nom recretohalophytes, ont des glandes à sel spécialisées incorporées dans le tissu de la feuille qui excrètent les sels qui sont en excès, sur la surface de la feuille. Alors que les conditions sont appropriées, le vent peut mobiliser ces granules de sel dans l'air, ce qui peut les diluer efficacement sur une grande surface, selon un processus appelé haloconduction. Deux récrétohalophytes indigènes, Distlichils spicata et Spartina pectinata, ont été évalués pour leur capacité à dégrader simultanément les HCP et dispersé les sels. Les sols affectés par des niveaux élevés de chlorure de potassium (KCl) ont été dopés à une concentration d'hydrocarbures de pétrole totaux (TPH) d'environ 10 000 mg / kg. Les taux de TPH ont diminué de manière significative jusqu'à environ 4 000 mg / kg au cours des trois premiers mois des 22 mois de l’expérience. Il n'y avait pas de différence significative entre les pots plantés et non plantés ce qui indique que la diminution de la TPH n'était pas attribuable aux plantes. Les PHC n'ont pas affecté la capacité d'excrétion de sel de S. pectinata, ce qui réduisait considérablement (p <0,05) les niveaux de sel d'environ 93%. Lorsque les conditions d'humidité étaient optimales (55-65%), les cristaux de sel de S. pectinata mesuraient 31 + 24 μm, ce qui est plus petit que les cristaux de D. spicata mesurés à 49 + 22 μm (p <0,05). S. pectinata a également excrété significativement plus de cristaux de sel par unité de surface de la feuille ? (60 cristaux + 41 par 1 mm2) que D. spicata (27 cristaux + 16 par 1 mm2). Une soufflerie a été conçu et construit pour mobiliser le sel excrété par les plantes. Le sel a été recueilli à l'intérieur de l'appareil en tamponnant l'intérieur par incréments de 30 cm, en lavant l'étamine humidifiée et en rinçant le sel restant sur la plante. La moyenne de sel recueilli en total étaient 34 ± 21 mg (Cl-) pour D. spicata et 189 ± 54 pour S. pectinata, ce qui représente significativement plus de sel que D. spicata (p <0,05). En combinant les données météorologiques avec les résultats déterminés dans cette thèse, il est maintenant possible, pour la première fois, de modéliser la dispersion de sel sur un site planté de D. spicata et de S. pectinata. Ces résultats contribuent à la théorie d'haloconduction et à la mise en œuvre de l’application des recretohalophytes pour la phytoremédiation des HCP et des sels.


title: A TRUSTED RECOVERY FRAMEWORK FOR SUPERVISORY CONTROL AND DATA ACQUISITION SYSTEMS

title: UN CADRE DE RESTORATION FIABLE POUR LES SYSTÈMES D’ACQUISITION ET DE CONTRÔLE DE DONNÉES

subject: trusted recovery

subject: trusted platform module

subject: intel trusted execution technology

subject: supervisory control and data acquisition

abstract:
Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) networks provide control and monitoring of vital infrastructure. Increasingly, SCADA networks are composed of traditional IT network hardware and software. While this increases the risk of computer attack, it also means SCADA networks include embedded trusted computing technologies. This research leverages these embedded trusted computing technologies in order to design a Trusted Recovery Framework. This Framework is capable of restoring nodes in a SCADA network to a trusted state, that is, a state in which operators can rely upon them to behave as expected. The framework is resilient to both direct interference from an adversary on the same network and persistent malware on the node itself.
A proof-of-concept implementation of the Trusted Recovery Framework for the Integrated Platform Management System (IPMS), the SCADA network used by warships in the Royal Canadian Navy, was developed. This proof of concept implementation can be generalized to show that the Trusted Recovery Framework is a valid design for both for IPMS and SCADA networks in general. This research finds that the proposed design is capable of restoring SCADA network nodes to a trustworthy, operational state in the presence of
malware.

abstract:
Les réseaux système de contrôle et d’acquisition de données (SCADA) assurent le contrôle et la surveillance des infrastructures vitales. De plus en plus, les réseaux SCADA sont composés de matériel informatique et de logiciels informatiques traditionnels. Bien que cela augmente le risque d’attaque informatique, cela signifie également que les réseaux SCADA incluent des technologies informatiques sécurisées intégrées. Cette recherche tire parti de ces technolo gies informatiques sécurisées intégrées pour concevoir un cadre de récupération fiable. Ce cadre est capable de restaurer des nœuds dans un réseau SCADA à un état de confiance, c’est-à-dire un état dans lequel les opérateurs peuvent compter sur eux pour se comporter comme prévu. Le cadre résiste à la fois aux interférences directes d’un adversaire sur le même réseau et aux logiciels malveillants persistants sur le nœud lui-même.
Une mise en œuvre de validation du concept du cadre de rétablissement fiable pour le système de contrôle intégré de plateforme (IPMS), le réseau SCADA utilisé par les navires de guerre de la Marine royale du Canada, a été mise au point. Cette implémentation de preuve de concept peut être généralisée pour montrer que le Cadre de Restoration Fiable est un concept valide pour les réseaux IPMS et SCADA en général. Cette recherche montre que la conception proposée est capable de restaurer les nœuds du réseau SCADA dans un état opérationnel et fiable en présence de logiciels malveillants.


title: Characterization of Low Velocity Impact Damage in Metallic Honeycomb Sandwich Aircraft Panels using Finite Element Analysis

title: Caractérisation des dommages dus aux impacts à basse vitesse sur les panneaux sandwichs en nid d'abeille à peaux métalliques en utilisant une analyse par éléments finis

subject:
honeycomb sandwich structures
surface damage
core damage
low-velocity impact, impact damage
aluminum honeycomb
dent
finite element analysis

abstract:
Honeycomb sandwich panels are used as structural elements for applications requiring high strength and bending stiffness to weight ratios, such as many aircraft structures. Metallic types are most widely found on older fleets of aircraft. These panels are highly susceptible to impact damage due to the low out of plane stiffness of the core and the thin face sheets. Unfortunately, the extent of damage to the core is not easily determined via visual inspection. Current literature on honeycomb panel impact damage is focused on surface dents and the planar area of underlying core damage, with little focus on the depth to which damage extends.
Using the finite element analysis software ANSYS, simulations were conducted for a wide range of impacts, with differing panel and impactor characteristics. It was found that for low velocity impacts on panels of the same core density that the depth to which the damage extends is constant for any size of dent.  It was also determined that the width of the damage to the core matched the width of the residual dent and that the panel thickness did not affect surface or core damage unless the panel was so thin that the core underneath the impact area was thoroughly crushed.

abstract:
Les panneaux sandwichs en nid d'abeille sont utilisés comme des éléments structuraux pour les applications nécessitant des rapports de résistance et de rigidité à la flexion élevés par rapport au poids.  Les panneaux à peaux métalliques sont plus répandus dans les structures des flottes d'avions plus anciennes. Ces panneaux sont très susceptibles de subir des dommages d’impact à cause de la faible rigidité hors plan de l’âme et des peaux minces. Malheureusement, l'étendue des dommages causés à l’âme n'est pas facilement déterminée par une inspection visuelle.  La littérature récente sur les dommages causés aux panneaux en nid d'abeilles est axée sur les empreintes superficielles et la surface endommagée à l’âme sous-jacente avec peu d’attention sur la profondeur de l’empreinte.
En utilisant le logiciel d'analyse par éléments finis ANSYS, des simulations ont été effectuées pour un large éventail d'impacts, avec différentes caractéristiques de panneaux et des modes d’impact.  Elles ont démontré que, pour des impacts à basse vitesse sur des panneaux en nids d’abeille de même densité, la profondeur à laquelle les dommages s'étendent est constante pour n'importe quelle taille d’empreinte. Il a également été constaté que la largeur des dommages au nid d’abeille correspond à la largeur de l’empreinte résiduelle et que l’épaisseur du panneau n’affectait pas les dommages de surface ou de l’âme à moins que le panneau soit si mince que l’âme sous la zone d’impact était complètement écrasée.


title: A NOVEL SYNTHESIS AND THERMODYNAMIC INVESTIGATION OF UMoO6

title: UNE NOUVELLE SYNTHÈSE ET UNE ENQUÊTE THERMODYNAMIQUE DE UMoO6

subject:
UMoO6
thermodynamic fuel model
uranium
molybdenum

abstract: The Royal Military College Thermodynamic Fuel Model (RMC-TFM) has a history of setting boundary conditions for complete kinetic and fuel behaviour models. This thesis improved the RMC-TFM by refining our understanding of UMoO6 and the UO3-MoO3 phase diagram. A novel, aqueous synthesis method was developed to produce high purity UMoO6. A Cp(T) function (J K-1 mol-1) of 223.0844 – 0.1945T(K) + 2.2965x10-4T2(K) – 2.515493x106T -2(K) was determined with an associated error of ± 5 % over a temperature range of 343-668 K. A ΔHotrans of -32 ± 3 kJ mol-1 at 734 ± 32 K was found and the meta-stable form of UMoO6 was added to the RMC-TFM. A ΔHodecomp of 82 ± 10 kJ mol-1 at a Tdecomp of 1205 ± 10 K was determined and used to calculate ΔHof, 298 K = -1972 ± 13 kJ mol-1. Finally, the UO3-MoO3 phase diagram was used to refine and select the thermodynamic values for inclusion in the RMC-TFM and the results compared against the original benchmarking CT experiments.

abstract: Le modèle thermodynamique de combustible nucléaire du Collège militaire royal du Canada (MTCN-CMRC) est utilisé pour fixer des conditions aux limites pour les modèles complets de cinétique et de comportement du combustible. Cette thèse a amélioré le MTCN-CMRC en affinant notre compréhension de UMoO6 et le diagramme de phase de UO3-MoO3. Une nouvelle méthode de synthèse aqueuse a été développée pour la production de UMoO6 à haute pureté. Une fonction pour la capacité de chaleur spécifique (J K-1 mol-1) a été déterminée comme étant 223.0844 – 0.1945T(K) + 2.2965x10-4T2(K) – 2.515493x106T -2(K) avec une erreur associée de ± 5 % par rapport à une gamme de température de 343-668 K. Une enthalpie de transition, ΔHotrans, de 32 ± 3 kJ mol-1 à 734 ± 32 K a été trouvé et le produit UMoO6 méta-stable a été ajouté au MTCN-CMRC. Une ΔHodécomp de 82 ± 10 kJ mol-1 à une Tdécomp de 1205 ± 10 K a été déterminée et utilisée pour calculer ΔHof , 298 K = 1972 ± 13 kJ mol-1. Enfin, le diagramme de phase de UO3-MoO3 a été utilisé pour affiner et sélectionner les valeurs thermodynamiques pour inclusion dans le MTCN-CMRC et les résultats ont été comparés aux expériences originales de CT.


title: THREE DIMENSIONAL FINITE ELEMENT KNEE JOINT MODEL FOR THE INVESTIGATION OF MENISCECTOMY AND THE IMPACT OF LANDING FROM A JUMP ON THE KNEE COMPONENTS

title: MODÉLE TRIDIMENSIONNEL PAR ÉlÉMENTS FINIS DE L’ARTICULATION DU GENOU POUR L’ÉTUDE DE LA MÉNISCECTOMIE ET DE L’IMPACT DE L’ATTERRISSAGE D’UN SAUT SUR LES COMPOSANTES DU GENOU.

subject:
Knee Joint Injuries
Jump Impact
Meniscectomy

abstract:
Three Dimensional Finite Element Knee Joint Model for the Investigation of Meniscectomy and the Impact of Landing from a Jump on the Knee Components.
The aim of this research is to investigate the effect of total and unilateral meniscectomy on various knee components and to investigate the internal contact and ligaments forces acting at the knee as a result of landing from a jump. The injury zone was determined for each knee component and a new landing technique was proposed to minimize the injury.  Previous studies have provided very little information on internal components’ stresses and forces which is crucial for improving knee function. A full 3D knee joint model was constructed based on MRI images of a male subject to investigate these scenarios. The model includes both tibio-femoral and patello-femoral joints and considers the complex 3D geometry of the joint with large relative displacements, articular surfaces, menisci, articular cartilages, ligaments, as well as the quadriceps muscles of the knee.  Two studies were undertaken in this research. In the first study, the investigation provides a full comparison between the intact menisci and fully or unilateral meniscectomized knee joint. It was found that total meniscectomy is the worst case scenario as it resulted in much higher cruciate ligament forces, contact pressure, femoral and tibial cartilages’ stress, and contact force in all cases processed. This worst condition was follow by the unilateral medial meniscectomy. This highlights that the medial compartment contributes more to load bearing as reported in previous studies. These results showed that clinically, unilateral medial meniscectomy has a higher impact on knee joint function than lateral meniscectomy and that medial meniscus should have a higher priority for preservation either by grafting or transplantation.  In the second study, landing from a jump impact was investigated at five different points on the landing (pre toe-landing (P1), toe-landing (P2), between toe-landing and heel strike (P3), heel strike (P4) and after heel strike (P5)). From the results, the worst condition with respect to injury was recorded at P5, followed by P4 in severity. The ratio between the patellar tendon forces FPT and the quadriceps forces FQ versus the knee flexion of the presented model showed that the patella tendon joint did not act as a perfect pulley. By increasing the flexion angle increments of 5 degrees at toe landing and rerunning the analysis under same previous loading conditions, predicted results of the model showed substantial decrease in the stress levels and the contact forces acting at the knee. These results suggest that landing technique can be improved by changing knee flexion angle at toe landing. Overall, the results obtained in these studies were found to be in general agreement with the available reported experimental measurements

abstract:
Modèle Tridimensionnel par Éléments Finis de l’Articulation du Genou pour l’Étude de la Méniscectomie et de l’Impact de l’atterrissage d’un Saut sur les Composantes du Genou.
Le but de cette recherche est d'étudier l'effet de la méniscectomie totale et unilatérale sur diverses composantes du genou et d'évaluer les forces internes de contact et ligamentaires agissant sur l’articulation du genou à la suite de l'atterrissage d'un saut. La zone de lésion est déterminée pour chaque composant de genou et une nouvelle technique d'atterrissage est proposée afin de réduire au minimum la blessure.  Les études antérieures ont fourni très peu d'information sur les forces et contraintes des composants internes, information qui est cruciale pour l'amélioration de la fonction du genou. Un modèle 3D complet de l'articulation du genou a été construit à partir d'images IRM d’un sujet masculin pour évaluer ces scénarios. Le modèle comprend à la fois les articulations tibio-fémorale et fémoro-patellaire et considère la géométrie complexe 3D de l'articulation avec de grands déplacements relatifs, les surfaces articulaires, les ménisques, les cartilages articulaires, les ligaments, ainsi que les muscles quadriceps du genou.  Deux études ont été menées dans cette recherche. Dans la première étude, l'investigation fournit une comparaison complète entre l'articulation du genou avec ménisques intacts et la méniscectomie unilatérale ou totale. Il a été constaté que la méniscectomie totale est le pire des cas, car il a donné lieu à plus de forces des ligaments croisés, de pression de contact, de contraintes sur les cartilages fémoral et tibial,  et de force de contact sur les cartilages dans toutes les analyses considérées. Cette pire situation était suivie par la méniscectomie médiale unilatérale. Cela a mis en évidence que le compartiment médial contribuait plus à supporter des charges comme rapporté dans les études précédentes. Ces résultats ont montré que, cliniquement, la méniscectomie médiale unilatérale a un impact plus important sur la fonction articulaire du genou que la méniscectomie unilatérale latérale et que le ménisque médial devrait avoir une priorité plus élevée pour la conservation soit par le greffage ou la transplantation.  Dans la deuxième étude, l’impact de l’atterrissage d’un saut a été étudié en cinq points différents sur la courbe d'atterrissage (pré-atterrissage d’orteil (P1), atterrissage d’orteil  (P2), entre l’atterrissage d’orteil et l'impact de talon (P3), l'impact du talon (P4) et après l'impact du talon (P5)). D’après les résultats, la pire situation  concernant le dommage aux composants du genou a été enregistrée à P5, suivie par P4 dans la sévérité. Le rapport entre les forces du tendon rotulien et les forces quadriceps par rapport à la flexion du genou du modèle a montré que l'articulation rotulienne du tendon n'a pas agi comme une poulie parfaite. En augmentant les incréments d'angle de flexion de 5 degrés à l'atterrissage de l'orteil et en recommençant les analyses dans les mêmes conditions de chargement
vi
précédentes, les résultats obtenus du modèle ont montré la diminution substantielle de niveaux de contraintes et de forces de contact qui agissent au niveau du genou. Ces résultats suggèrent que la technique d'atterrissage peut être améliorée en modifiant l'angle de flexion du genou à l'atterrissage de l'orteil. Dans l’ensemble, les résultats obtenus dans ces études sont en accord général avec les mesures expérimentales disponibles rapportées.


title: IONOSPHERIC TOMOGRAPHY USING FARADAY ROTATION OF AUTOMATIC DEPENDENT SURVEILLANCE BROADCAST (UHF) SIGNALS

title: LA TOMOGRAPHIE IONOSPH´ERIQUE EN UTILISANT LA ROTATION DE FARADAY DES SIGNAUX ADS-B (UHF)

subject: Automatic Dependent Surveilllance-Broadcast (ADS-B)

subject: computer ionospheric tomography (CIT)

subject: total electron content (TEC)

subject: electron density profile

subject: radio frequency (RF) propagation

subject: electromagnetic (EM) waves

subject: Faraday rotation

abstract: The proposed launch of a CubeSat carrying the first space-borne ADS-B receiver by RMCC will create a unique opportunity to study the  modification of radio waves following propagation through the ionosphere as the signals propagate from the transmitting aircraft to the passive satellite receiver(s). Experimental work is described which successfully demonstrated that ADS-B data can be used to reconstruct two dimensional electron density maps of the ionosphere using techniques from computerized tomography. Ray-tracing techniques are used to determine the characteristics of individual waves, including the wave path and the state of polarization at the satellite receiver. The modelled Faraday rotation is determined and converted to TEC along the ray-paths. The resulting TEC is used as input for CIT using ART. This study concentrated on meso-scale structures 100–1000 km in horizontal extent. The primary scientific interest of this thesis was to show the feasibility of a new method to image the ionosphere and obtain a better understanding of magneto-ionic wave propagation.