identifier: Gendron, Mathieu  (2013). Optimisation par éléments finis des trajectoires de chauffage par induction pour un traitement thermique robotisé in situ.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Chauffage par induction.
Acier Traitement thermique.
Méthode des éléments finis.
in
optimisation
robotisé
situ
thermique
traitement
trajectoire
simulation

abstract:
Dans un contexte où les installations hydroélectriques d’Hydro-Québec sont vieillissantes, l’augmentation de la durée de vie des équipements est un enjeu majeur. Avec l’objectif d’augmenter la durée de vie des réparations de fissures sur les roues de turbine en acier CA6NM, l’Institut de recherche d’Hydro-Québec (IREQ) développe un nouveau procédé robotisé de traitement thermique par induction in situ. Un inducteur de type serpentin est déplacé par le manipulateur SCOMPI, suivant une trajectoire rectiligne va-et-vient. Ce procédé permettra d’effectuer efficacement des traitements thermiques après soudage, nécessaire pour restaurer les propriétés mécaniques dans la zone réparée. Un des aspects critiques du procédé est le contrôle précis du profil de température. Pour la réussite du traitement thermique demandé sur le CA6NM, le profil de température doit respecter une tolérance de ± 10 °C, autour de 620 °C.

Dans ce mémoire, une méthode numérique, combinant analyse par éléments finis et techniques d’optimisation est développée. L’objectif est de déterminer les paramètres de chauffe et de trajectoires optimaux pour obtenir un profil de température le plus près possible de la température cible et qui soit le plus uniforme possible. Pour prédire le profil de température, la puissance injectée en un aller-retour de l’inducteur est approximée en utilisant une source moyenne. La validité de cette approximation est vérifiée expérimentalement, sur une géométrie plane et une géométrie courbe.

Le profil de température généré par cette source dépend de la géométrie de la trajectoire et de l’inducteur ainsi que de la puissance fournie. Un algorithme de gradient conjugué est ajouté au solveur thermique pour optimiser ces différents paramètres.

Premièrement, le profil de température transversal est uniformisé en optimisant la géométrie de l’inducteur et la distance entre l’aller et le retour sur la trajectoire (décalage). Un rayon extérieur de 37 mm, un rayon intérieur de 13 mm ainsi qu’un décalage de 70 mm permettent d’obtenir le profil de température le plus uniforme. Le rayon intérieur n’est pas déterminé par l’optimisation mais par le procédé de fabrication des serpentins. La sélection du diamètre extérieur est également contrainte par le procédé de fabrication et doit représenter un nombre fixe de spires. De plus, Il est trouvé que le décalage optimal est, règle générale, 95 % du diamètre extérieur de l’inducteur.

Deuxièmement, le profil de température longitudinal est uniformisé en optimisant la puissance injectée à différentes positions de l’inducteur sur la trajectoire. Troisièmement, pour uniformiser davantage le profil de température, l’orientation de l’inducteur est optimisée. Les angles optimaux trouvés sont de 4,3 ° dans la partie rectiligne de la trajectoire et de 14 ° dans la zone de virage.

Les différents essais expérimentaux réalisés ont montré que le modèle est représentatif de la réalité. L’écart relatif obtenu entre les températures calculées et mesurées est en moyenne de 1,5 %. De plus, des résultats concluants sont obtenus lors d’un traitement thermique après soudage effectué en laboratoire.


identifier: Santos, Thomas  (2013). Modélisation et simulation dynamique d'un robot avec bras et membrures flexibles par le logiciel MD Adams.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

type:
Mémoire ou thèse
Non évalué par les pairs

format: application/pdf application/pdf

subject:
Robots.
Membres.
Préhenseurs.
Vibration.
Logiciels.
Méthode des éléments finis.
Meulage.
Hystérésis.
6
Adams
bras
ddl
flexible
harmonique
joint
MD
membrure
réducteur
SCOMPI
meulage robotisé
rigidité non-linéaire
erreur cinématique

abstract:
L’institut de recherche d’Hydro-Québec développe depuis de nombreuses années un robot à 6 degrés de liberté afin de réaliser des réparations in situ d’équipements hydroélectriques. Ce robot a été conçu dans le but d’effectuer plusieurs tâches de réparation comme le soudage, le meulage, ou encore le martelage, tout en gardant l’équipement à réparer dans son environnement. Pour ceci le robot possède des qualités de compacité, de portabilité et de légèreté qui impliquent malheureusement des problèmes au niveau vibratoire lors de différents procédés.

Ce mémoire présente donc la modélisation numérique du robot SCOMPI à 6 degrés de liberté à l’aide d’un logiciel multi-corps MD Adams. La flexibilité des joints et membrures sont mises en places dans ce modèle. Les phénomènes tels que la rigidité non-linéaire, l’erreur cinématique et l’hystérésis sont introduits dans la flexibilité des joints. Ensuite, pour considérer la flexibilité des membrures, un logiciel éléments-finis, Patran, est utilisé en parallèle afin de déterminer les informations modales de chaque bras et de les introduire dans le modèle Adams. Le comportement vibratoire peut donc être observé pour une trajectoire prédéfinie.

Ensuite, une partie expérimentale est exposée. Elle a pour objectif de valider le modèle numérique en inspectant la trajectoire de l’effecteur avec un système de mesure laser. En effectuant un traitement des données avec notamment l’utilisation d’un programme de minimisation paramétrée, les données mesurées par le laser de poursuite peuvent être confrontées aux données simulées par Adams. L’étude des mesures dynamiques permettent donc de déterminer l’effet de différents phénomènes comme la rigidité, l’hystérésis et l’erreur cinématique. L’importance de la rigidité non-linéaire a pu être montrée et la trajectoire globale du robot SCOMPI a été retrouvée avec le modèle Adams. Les modes vibratoires ont également pu être retrouvés avec le logiciel Adams.

Pour finir, une modélisation simplificatrice des efforts de meulage est mise en place dans le modèle numérique en introduisant un balourd au niveau du disque de meulage. Cette modélisation permet de tester la stabilité du modèle mais aussi de voir l’apparition d’ondulations vibratoires lorsque le robot est excité par une force dynamique à l’effecteur.


identifier: Guendy, Bassem S. Rabil  (2013). Rapid intelligent watermarking system for high-resolution grayscale facial images.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Reconnaissance des visages (Informatique)

subject: Biométrie.

subject: Tatouage numérique.

subject: Traitements d'images Techniques numériques.

subject: Regroupement des documents (Informatique)

subject: algorithme

subject: coévolution

subject: évolutionnaire

subject: intelligent

subject: tatouage intelligent

subject: groupage

abstract:
Facial captures are widely used in many access control applications to authenticate individuals, and grant access to protected information and locations. For instance, in passport or smart card applications, facial images must be secured during the enrollment process, prior to exchange and storage. Digital watermarking may be used to assure integrity and authenticity of these facial images against unauthorized manipulations, through fragile and robust watermarking, respectively. It can also combine other biometric traits to be embedded as invisible watermarks in these facial captures to improve individual verification.

Evolutionary Computation (EC) techniques have been proposed to optimize watermark embedding parameters in IntelligentWatermarking (IW) literature. The goal of such optimization problem is to find the trade-off between conflicting objectives of watermark quality and robustness. Securing streams of high-resolution biometric facial captures results in a large number of optimization problems of high dimension search space.

For homogeneous image streams, the optimal solutions for one image block can be utilized for other image blocks having the same texture features. Therefore, the computational complexity for handling a stream of high-resolution facial captures is significantly reduced by recalling such solutions from an associative memory instead of re-optimizing the whole facial capture image. In this thesis, an associative memory is proposed to store the previously calculated solutions for different categories of texture using the optimization results of the whole image for few training facial images. A multi-hypothesis approach is adopted to store in the associative memory the solutions for different clustering resolutions (number of blocks clusters based on texture features), and finally select the optimal clustering resolution based on the watermarking metrics for each facial image during generalization. This approach was verified using streams of facial captures from PUT database (Kasinski et al., 2008). It was compared against a baseline system representing traditional IW methods with full optimization for all stream images. Both proposed and baseline systems are compared with respect to quality of solution produced and the computational complexity measured in fitness evaluations. The proposed approach resulted in a decrease of 95.5% in computational burden with little impact in watermarking performance for a stream of 198 facial images. The proposed framework Blockwise Multi-Resolution Clustering (BMRC) has been published in Machine Vision and Applications (Rabil et al., 2013a)

Although the stream of high dimensionality optimization problems are replaced by few training optimizations, and then recalls from an associative memory storing the training artifacts. Optimization problems with high dimensionality search space are challenging, complex, and can reach up to dimensionality of 49k variables represented using 293k bits for high-resolution facial images. In this thesis, this large dimensionality problem is decomposed into smaller problems representing image blocks which resolves convergence problems with handling the larger problem. Local watermarking metrics are used in cooperative coevolution on block level to reach the overall solution. The elitism mechanism is modified such that the blocks of higher local watermarking metrics are fetched across all candidate solutions for each position, and concatenated together to form the elite candidate solutions. This proposed approach resulted in resolving premature convergence for traditional EC methods, and thus 17% improvement on the watermarking fitness is accomplished for facial images of resolution 2048×1536. This improved fitness is achieved using few iterations implying optimization speedup. The proposed algorithm Blockwise Coevolutionary Genetic Algorithm (BCGA) has been published in Expert Systems with Applications (Rabil et al., 2013c).

The concepts and frameworks presented in this thesis can be generalized on any stream of optimization problems with large search space, where the candidate solutions consist of smaller granularity problems solutions that affect the overall solution. The challenge for applying this approach is finding the significant feature for this smaller granularity that affects the overall optimization problem. In this thesis the texture features of smaller granularity blocks represented in the candidate solutions are affecting the watermarking fitness optimization of the whole image. Also the local metrics of these smaller granularity problems are indicating the fitness produced for the larger problem.

Another proposed application for this thesis is to embed offline signature features as invisible watermark embedded in facial captures in passports to be used for individual verification during border crossing. The offline signature is captured from forms signed at borders and verified against the embedded features. The individual verification relies on one physical biometric trait represented by facial captures and another behavioral trait represented by offline signature.


identifier: Vega Azamar, Ricardo Enrique  (2013). Application of emergy as environmental performance indicator for assisting sustainable cities planning.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Urbanisme durable.
Ingénierie durable.
Développement durable.
Environnement.
Planification.
Émergie.
forme urbaine
utilisation de ressources
indicateurs émergétiques

abstract:
Constant increase in resource consumption and the associated waste generation rate in urban regions are leading to a less and less bearable ecological footprint. These problems are directly or indirectly associated to deficient planning, particularly, high resource utilization by the residential sector. One key point to better inform planning decisions on urban development contexts is the influence of urban form, that is the nature and intensity of occupation of the city’s territory, on resource consumption intensity.

The general objective of this work was to explore the appropriateness of emergy synthesis, an environmental accounting method, to assist urban planning decision-making efforts, applying the principles of the systems approach to the analysis of the urban environment, particularly from the perspective of the energy footprint through time (emergy) generated by the primary function of accommodating people (residential land use), that is, giving the highest priority to the understanding of the entire system behaviour from the exploration of the structural relationships of its main elements: the housing, food, transportation, spending, natural resources and generated wastes subsystems. To achieve this objective, three geographic scales were assessed, the urban agglomeration, the housing unit and the borough, through the analysis of material, energy and economic flows, to explore the performance of emergy-based indicators under different densities, per capita living spaces, and other variables, such as per household income and household size.

Results allowed the identification of availability of space and per capita Gross Domestic Product as important variables affecting emergy use intensity at the city level. At the housing unit level, results showed that, while a higher per household income increased per capita emergy use in all the analyzed cases, increasing the availability of space per resident did not result in a decrease of empower density after 50 m2/person. Finally, at the borough level, the results confirmed income, household size and distance to downtown as the variables affecting more noticeably emergy use intensity.

From the findings, the methodological procedure and the data management conducted for the three scales of analysis reviewed in the work, it is possible to develop a tool for the rapid calculation of emergy use in areas subject to urban planning or future development plans, which associated to a geographic information systems platform, allows the spatial distribution diagnosis of emergy use intensity by means of emergy indicators maps. It is feasible to scale up the emergy calculator up to become a dynamic simulation tool.


identifier: Bala, Abdalla  (2013). Impact analysis of a multiple imputation technique for handling missing value in the ISBSG repository of software projects.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Génie logiciel.

subject: aberrant

subject: critère

subject: effort

subject: évaluation

subject: ISBSG

subject: logiciel

subject: multi-imputation

subject: technique

subject: valeur

subject: technique multi-imputation

subject: préparation des données ISBSG

subject: identification des valeurs aberrantes

subject: modèle d'estimation de l'effort de logiciel

abstract:
Up until the early 2000’s, most of the empirical studies on the performance of estimation models for software projects have been carried out with fairly small samples (less than 20 projects) while only a few were based on larger samples (between 60 to 90 projects). With the set-up of the repository of software projects by the International Software Benchmarking Standards Group – ISBSG – there exists now a much larger data repository available for productivity analysis and for building estimation models: the 2013 release 12 of this ISBSG repository contains over 6,000 projects, thereby providing a sounder basis for statistical studies.

However, there is in the ISBSG repository a large number of missing values for a significant number of variables, making its uses rather challenging for research purposes.

This research aims to build a basis to improve the investigation of the ISBSG repository of software projects, in order to develop estimation models using different combinations of parameters for which there are distinct sub-samples without missing values. The goal of this research is to tackle the new problems in larger datasets in software engineering including missing values and outliers using the multiple imputation technique.


identifier: Louafi, Habib  (2013). A prediction-based dynamic content adaptation framework for enterprise documents applied to collaborative mobile web conferencing.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Documents administratifs.
Téléconférences.
Transcodage.
JPEG (Norme de codage d'images)
XHTML (Langage de balisage)
expérience
qualité
conference Web
adaptation dynamique de contenu

abstract:
Enterprise documents, created in applications such as PowerPoint and Word, can be used and shared using ubiquitousWeb-enabled terminals connected to the Internet. In the context ofWeb conferencing, enterprise documents, particularly presentation slides, are hosted on the server and presented to the meeting participants synchronously. When mobile devices are involved in such meeting conferencing applications, the content (e.g.: presentation slides) should be adapted to meet the target mobile terminal constraints, but more importantly, to provide the end-user with the best experience possible.

Globally, two major trends in content adaptation have been studied: static and dynamic. In static content adaptation, the content is adapted into a set of versions using different transcoding parameter combinations. At runtime, when the content is requested, the optimal of those versions, based on a given quality criterion, is selected for delivery. The performance of these solutions is based on the granularity in use; the number of created versions. In dynamic content adaptation, also called just-in-time adaptation, based on the mobile device context, a customized version is created on-the-fly, while the end-user is still waiting. Dynamically identifying the optimal transcoding parameters, without performing any transcoding operation, is very challenging.

In this thesis, we propose a novel dynamic adaptation framework that estimates, without performing transcoding, near-optimal transcoding parameters (format, scaling parameter and quality factor). The output formats considered in this research are JPEG- and XHTML-based Web pages. Firstly, we define a quality of experience measure to quantify the quality of the adapted content as experienced by the end-user. This measure takes into account the visual aspect of the content as well as its transport quality, which is mostly affected by the network conditions. Secondly, we propose a dynamic adaptation framework capable of selecting dynamically and with very little computational complexity, near-optimal adapted content that meets the best compromise between its visual quality and delivery time based on the proposed quality of experience measure. It uses predictors of file size and visual quality of JPEG images subject to changing their scaling parameter and quality factor proposed in recent researches. Our framework is comprised of five adaptation methods with increased quality and complexity. The first one, requiring one transcoding operation, estimates near-optimal adapted content, whereas the other four methods improve its prediction accuracy by allowing the system to perform more than one transcoding operation.

The performance of the proposed dynamic framework was tested with a static exhaustive system and a typical dynamic system. Globally, the obtained results were very close to optimality and far better than the typical dynamic system. Besides, we were able to reach optimality on a large number of tested documents. The proposed dynamic framework has been applied to OpenOffice Impress presentations. It is designed to be general, but future work can be carried out to validate its applicability to other enterprise documents types such as Word (text) and Excel (spreadsheet).


identifier: Talaboulma, Toufik Amin  (2013). Test de réponse thermique (TRT) par câbles chauffants dans un échangeur de chaleur géothermique à expansion directe (DX).  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Échangeurs de chaleur.
Pompes géothermiques.
Conductivité thermique.
câble
chauffant
direct
DX
expansion
modèle
réponse
test
thermique
TRT
pompe à chaleur
test de réponse thermique
modèle de la ligne-source

abstract:
La conception d'un système géothermique dépend des propriétés thermiques du sous-sol. Ces propriétés sont la conductivité thermique, diffusivité thermique et la capacité thermique. Ces propriétés peuvent varier selon les zones géographiques et sont donc calculées à partir d'un test de réponse thermique.

La méthode d'essai conventionnelle est cependant très coûteuse, car elle nécessite la mobilisation d’un équipement lourd. La manipulation de l'équipement sur le terrain est également laborieuse. Les réservoirs d'eau et les canalisations doivent être manipulés avec précaution pour éviter les fuites. La tuyauterie doit être bien isolée afin de minimiser le transfert de chaleur vers l'environnement extérieur.

Une nouvelle méthode d'expérimentation alternative qui est plus facile à exécuter, pour conduire les tests de réponse thermique sur le terrain (TRT) in situ, utilise un câble chauffant introduit verticalement dans le puits pour mesurer la température du fluide à différentes profondeurs. Pour évaluer la conductivité thermique du sous-sol le modèle de la ligne source est utilisé en combinaison avec le principe de superposition des courbes durant la période de restitution thermique. L’analyse du test de réponse thermique est aussi réalisée avec un modèle numérique tridimensionnel qui prend en considération l’état hétérogène du sous-sol ainsi que les fluctuations de l’injection de chaleur et de l'épaisseur du tube.


identifier: Kientzy, Guillaume  (2008). Étude comparative de l'usinage à sec et lubrifié des aciers à moules : usinabilité et coûts.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Aciers moulés.
Métaux Usinabilité.
Lubrification.
Coût.
sec
usinage
aciers à moules
sec
coût

abstract:
L'usinage avec lubrifiant entraîne des problèmes environnementaux et de santé pour l'opérateur.  De plus, il représente un pourcentage non négligeable dans le coût d'usinage.  Par conséquent l'usinage à sec devient une solution à envisager.  Il est cependant légitime et nécessaire de se demander pour quelles conditions de coupe et quels matériaux, cette technologie sera compétitive.

Cette recherche a pour but d'établir des modèles et un protocole d'évaluation et de comparaison des performances de l'usinage à sec et de l'usinage lubrifié.  Les critères de performance visés incluent l'usinabilité, la vie des outils, les efforts et énergies requises pour la coupe, le coût d'usinage ainsi que la qualité des pièces produites.

Cinq aciers à moules ont été étudiés par perçage et fraisage.  Nous avons prouvé que l'usinage à sec est généralement avantageux en termes de coût mais aussi d'un point de vue forces de coupe et durée de vie des outils.


identifier: Harrabi, Lotfi  (2009). Comportement viscoélastique à grande déformation des composites élastomères : textile utilisés dans les équipements de protection.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Textiles et tissus élastiques.

subject: Viscoélasticité.

subject: Élastomères.

subject: Gants de protection.

subject: Sécurité du travail Appareils et matériel.

subject: comportement

subject: Kawabata

subject: mécanique

subject: Mooney-Rivlin

subject: souplesse

abstract:
Le port de gants de protection permet de diminuer le nombre el la gravité des lésions aux mains. mais ces gants sont souvent trop épais et/ou trop rigides. L' utilisation de ces gants mal adaptés se traduit par un effort musculaire accru pour faire une même tâche, ce qui limite leur utilisation par les travailleurs. Présentement, il existe des tests normalisés permettant de quantifier la souplesse des textiles. Cependant, les tests mécaniques de ce type ne peuvent pas être utilisés pour caractériser la souplesse des gants et encore moins tenir compte de l'effet possible joué par l'interface main-gant sur la souplesse telle que ressentie par les sujets. Le but principal de cette étude est de caractériser dans un premier temps la souplesse des gants de protection sélectionnés de manière à couvrir un large éventail de degrés de souplesse (plus souple au plus rigide) et d'étudier le comportement mécanique des matériaux de protection dans un deuxième temps.

En ce qui concerne l'étude de la souplesse des gants, deux nouvelles méthodes mécaniques sont proposées dans ce travail:

• La première méthode, appelée ici méthode multidirectionnelle, est présentée dans l'article 1 de cette thèse. Les résultats issus de cette méthode ont été comparés à ceux du test KAWABATA ainsi qu'un test de perception impliquant des sujets humains. Ils ont également été validés par un test biomécanique dans le cadre du projet rRSST 099-376. Des corrélations élevées ont été obtenues entre le test multidirectionnel et les deux critères obtenus chez les sujets humains, ce qui suppose que le rôle joué par l'interface main-gant n'est pas très important, du moins pour le type de tâche étudiée. Le test multidirectionnel démontre les meilleures corrélations avec les tests de perception et biomécanique, comparativement à la méthode Kawabata. Ces corrélations sont si élevées (r > 0.88) qu' il est possible de conclure que le test biomécanique n'est pas nécessaire pour bien caractériser la souplesse des gants. Quelques facteurs peuvent expliquer le fait que la méthode multidirectionnelle caractérise la souplesse des gants de protection de manière plus proche de ce qui est mesuré avec les sujets humains par rapport à laméthode Kawabata. D'une part, elle soumet les gants à des déformations multidirectionnelles, qui simulent de manière plus réaliste les conditions d'utilisation réelles des gants, alors que la technique Kawabata applique des flexions uniaxiales. D'autre part, elle teste les gants dans leur intégralité, c'est-à-dire que les mesures de souplesse sont faite s sur les deux épaisseurs paume et dos en même temps. En résumé, cette étude est la première à valider des tests mécaniques de souplesse de gants de protection avec des critères obtenus chez des sujets humains. Us démontrent qu'il est possible de prédire les effets qu'a un gant rigide sur la fonction musculaire à partir d'un nouveau test mécanique, le test multidirectionnel, réalisé sur des échantillons de gants.

Ce test, en plus d'apporter essentiellement la même  nformation que les tests avec sujets humains, est beaucoup plus simple, requiert moins de ressources (moins coûteux) car moins sujet aux variations dans les mesures, et est plus sensible aux différences fines en terme de souplesse.

• La deuxième méthode, appelée ici méthode fixée, est présentée dans l'article 2 de cette thèse. Elle permet l'évaluation de la souplesse des gants de protection portés serrés sur les mains en reproduisant les déformations biaxiales largement présentes dans ce type de gant de protection en cours d'utilisation. Les résultats théoriques issus du formalisme de Mooney-Rivlin dans le cas des élastomères sont en très bonne corrélation avec l'expérimentation.

En ce qui concerne l'étude du comportement mécanique des matériaux de protection, nous nous sommes intéressé particulièrement au comportement viscoélastique de ces matériaux à des grandes déformations lors d'un cycle charge-décharge. Les modèles développés ici sont basés sur l'utilisation du modèle rhéologique de Zener pour pouvoir prédire ce comportement à différentes vitesses dans le cas des matériaux élastomères (article 3) et des matériau/(textiles (article 4). Les résultats qui ont été trouvés montrent une bonne corrélation entre la modélisation et l'expérimentation. L'utilisation des modèles proposés dans cette étude permet de prédire l'effort nécessaire ainsi que l'énergie à dissipée pour accomplir une certaine tache à une vitesse donnée.


identifier: Genevès, Christophe  (2013). Modélisation unidimensionnelle d'un collecteur solaire aéraulique.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Capteurs solaires.
Aéraulique.
Opacité (Optique)
Émissivité.
Bilan thermique (Thermique)
Chaleur Convection.
Chaleur Transmission.
écoulement
modélisation
transmissivité
TTC
unidimensionnel
UTC
Unglazed Transpired Collecteor (UTC)
Transparent Transpired Collector (TTC)
collecteur solaire
rayonnement
échange thermique

abstract:
Les collecteurs solaires aérauliques perforés permettent de préchauffer de l’air. L’air en question est aspiré à travers une plaque perforée et chauffée par le rayonnement solaire. Lorsque la plaque perforée est semi-transparente, le mur derrière celle-ci peut être vu et elle confère ainsi un avantage esthétique par rapport aux collecteurs opaques. Ceci faciliterait l’acceptation de ce type de collecteur et par conséquent réduirait la consommation énergétique des bâtiments sur lesquels ils seraient installés.

Au meilleur de notre connaissance, cette étude présente la première description des phénomènes physiques existant dans les collecteurs solaires aérauliques perforés transparents (ci-après TTC, selon l’acronyme anglais) ainsi qu’une formulation de ceux-ci par des bilans thermiques. Aux phénomènes déjà connus par l’étude des collecteurs solaires aérauliques perforés opaques (ci-après UTC, selon l’acronyme anglais), la transmissivité de la plaque, l’absorptivité, l’émissivité et la réflectivité du mur ont été ajoutées ainsi que l’échange thermique par convection au niveau du mur. Pour la modélisation, un certain nombre de simplifications ont été faites quand à l’écoulement et aux échanges thermiques par rayonnement.

Le collecteur est subdivisé en volumes de contrôle unidimensionnels linéairement alignés et les bilans thermiques et de masse sont effectués sur chacun d’eux. La formulation des bilans est linéarisée de manière à produire un système matriciel que l’on peut résoudre par inversion et de manière itérative.

Afin de comprendre les spécificités des TTC par rapport aux UTC, la transmissivité de la plaque, l’absorptivité du mur, la vitesse de succion ainsi que le rayonnement solaire incident sont rendus variables. Les résultats montrent que ce dernier avait très peu d’incidence sur le rendement du collecteur. Il n’influence que la quantité d’énergie disponible. Les paramètres optiques influent cependant sur la capacité d’absorber cette énergie. L’absorptivité globale du collecteur est définie pour rendre compte de la capacité du collecteur à absorber le rayonnement solaire. Ainsi, plus la transmissivité de la plaque augmente, plus l’absorptivité globale du collecteur diminue. Cette diminution est d’autant plus prononcée que l’absorptivité du mur est faible en raison de ce que le rayonnement solaire réfléchi sur le mur retraverse la plaque avec la même transmissivité puisque le rayonnement solaire réfléchi ne change pas de longueur d’onde. Enfin, la vitesse de succion détermine la capacité de l’air à récupérer la chaleur captée par le mur et la plaque. Plus cette vitesse est élevée, meilleures sont les performances.

Les premiers résultats sur les paramètres optiques et la revue de ces simplifications permettent d’établir une série de recommandations et avenues de recherche qui complèteraient le modèle et valideraient ces résultats numériques.


identifier: Pradinc, Guillaume  (2013). Étude expérimentale assistée par simulation numérique du formage par ligne de chauffe de l'acier inoxydable austénitique AISI 304L.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Acier inoxydable austénitique.
Travail des métaux.
304l
aisi
chauffe
gradient
ligne
SYSWELD
thermique

abstract:
Le formage par ligne de chauffe est un procédé industriel qui permet de plier, seulement par l’introduction de contraintes thermique le long d’une « ligne de chauffe », une plaque de métal. Plusieurs mécanismes peuvent être mis en jeu en fonction des dimensions de la plaque et des conditions de chauffe. Le travail présenté ici concerne le mécanisme dit de gradient thermique, mécanisme qui s’applique dans le cas où le diamètre de la source de chauffe est petit devant l’épaisseur de la plaque. La première partie du projet a consisté en la mise en place d’une procédure expérimentale permettant d’obtenir des données pour la validation de simulations par éléments finis qui ont été effectuées à l’aide du logiciel SYSWELD. Les mesures de déformations ont été réalisées au moyen d’un LVDT et des mesures du champ de température ont été effectuées à l’aide de thermocouples. Différentes sources thermiques ont été utilisées pour ce projet. Des expérimentations avec une flamme oxyacétylénique et l’induction électromagnétique ont pu être faîtes à l’ÉTS, puis un laser à fibre d’une puissance de 3kW a été fourni par le CTFA, à Montréal, qui est un centre de recherche spécialisé sur le développement de procédés de fabrication pour l’aéronautique. Le matériau choisi pour les échantillons est l’acier inoxydable austénitique AISI 304L car ses propriétés physiques et mécaniques favorisent les déformations thermiques et l’absence de transformation martensitique simplifie la modélisation.

Les sources de chauffe ont été modélisées par des sources gaussiennes surfaciques et volumiques de type coniques et double-ellipsoïde, ou par un flux de chaleur constant dans le cas du chauffage par induction. Les résultats présentent des écarts relatifs entre expérimentations et simulations inférieurs à 10% pour la température et 25% pour la déformation.

Les résultats de modélisation ont été suffisament concluants pour nous lancer dans un exercice de simulation du chauffage avec des sources de chaleur virtuelles que nous ne pouvons pas expérimenter en laboratoire soit faute de moyens financiers pour les acquérir, soit parce qu’elles n’existent pas encore sur le marché. Ces simulations suggèrent que des sources volumiques sont plus efficaces que les sources surfaciques pour obtenir une plus grande déformation sans dépasser la température de fusion.

Ces résultats ont ensuite servi de base pour une méthode dite « à double source » dont la simulation montre qu’il est possible de relâcher les tensions limitant la déformation et d’augmenter la déformation finale de la plaque par rapport à un système à une seule source.


identifier: De Polo, Laetitia  (2013). Apport de l'imagerie médicale et de la biomécanique pour la modélisation d'un avatar de cirque.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Avatars (Infographie)
Cirque.
Imagerie médicale.
Biomécanique.
Animation par ordinateur.
Cinématique.
Squelette.
Membres inférieurs.
capture
mouvement

abstract:
Le monde de la visualisation en 3D du corps humain est en plein essor, que ce soit dans les domaines de la médecine, militaire, du jeu vidéo ou encore du cinéma. Bien que la portée de chaque domaine soit différente, un seul but est commun : améliorer l’aspect esthétique (géométrie) et l’animation (cinématique et/ou biomécanique) des avatars afin de tendre vers une représentation virtuelle de l’humain la plus fidèle possible. Liant les domaines de l’imagerie médicale et les arts du cirque, cette étude porte sur l’apport de l’imagerie médicale et de la biomécanique pour la modélisation d’un avatar de cirque.

La modélisation géométrique du squelette filaire d’un avatar passe par le placement de joints pour former une chaine polyarticulée de segments osseux rigides. Il n’existe pas vraiment de protocole à suivre quant au placement de ces joints, la plupart des modèles rencontrés dans la littérature les positionnent approximativement au niveau des articulations anatomiques. Un premier objectif a été de personnaliser la géométrie du squelette filaire du membre inférieur d’un avatar, par rapport à celui d’une athlète du Cirque du Soleil. Nous nous sommes pour cela appuyés sur les radiographies et reconstructions 3D osseuses de son squelette ainsi qu’un scan 3D de son enveloppe corporelle.

L’animation à l’aide de données cinématiques (issue de captures de mouvements) permet d’appliquer les transformations issues de groupes de marqueurs aux segments osseux du squelette filaire de l’avatar. On tente donc d’appliquer les transformations extraites d’un corps mou (la peau qui se déforme lors d’un mouvement) à un corps rigide (le squelette filaire de l’avatar) engendrant ainsi des erreurs de déplacement. Un second objectif a donc été de traiter les données cinématiques afin de rigidifier les groupes de marqueurs choisis dans le but d’améliorer l’animation de l’avatar.

Les résultats obtenus ne permettent pas forcément de démontrer l’amélioration apportée par la personnalisation géométrique du squelette de l’avatar. Ils montrent cependant une nette amélioration quant à l’animation d’un squelette filaire par données cinématiques rigidifiées puisque l’ordre des écarts de distance entre le mouvement réel et virtuel atteint 30 cm en utilisant les données cinématiques brutes versus 5 à 10 cm en utilisant celles rigidifiées. D’autres études seraient toutefois intéressantes à mener, notamment en contraignant le squelette filaire de l’avatar ou en poursuivant les études sur la rigidification des données cinématiques issues de systèmes de capture de mouvements.


identifier: Cardin-Ouellette, Sabrina  (2013). La convergence du flux de vapeur d'eau et son potentiel comme variable hydrologique de surface.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Vapeur d'eau atmosphérique Transport.
Cycle hydrologique.
Canada Climat.
convergence
hydrologique
modèle
mrcc
surface
variable
convergence du flux de vapeur d’eau
modèle régional canadien de climat

abstract:
L’hydrologie s’est longtemps intéressée uniquement à la branche terrestre du cycle hydrologique. Pourtant, le contenu en vapeur d’eau de l’atmosphère au-dessus du bassin versant peut varier en fonction du transport net de vapeur d’eau par l’atmosphère soit la convergence horizontale du flux de vapeur d’eau (C). Pour de longues périodes de temps et à l’échelle du bassin, C devrait être égale au ruissellement (R) sortant de cette même région. La convergence du flux de vapeur d’eau pourrait constituer une information supplémentaire d’intérêt afin d’améliorer les modèles hydrologiques visant la prévision du débit en rivière.

L’objectif général de ce mémoire est d’évaluer quantitativement le cycle hydrologique complet à l’intérieur du modèle régional canadien de climat (MRCC) afin de déterminer le potentiel de la convergence de flux de vapeur d’eau comme variable utilisable en hydrologie appliquée. Le MRCC est un outil d’intérêt en hydrologie puisqu’il permet de modéliser plusieurs processus complexes du cycle hydrologique à l’échelle régionale, en plus de calculer plusieurs composantes du cycle qui sont difficiles à mesurer dans le monde réel. Les résultats indiquent que la convergence du flux de vapeur d’eau est égale au ruissellement à l’échelle temporelle climatique. À l’échelle annuelle, la convergence et le ruissellement demeurent fortement corrélés (r > 0,8). À l’échelle mensuelle et journalière, la corrélation entre les termes diminue vu l’importance de l’eau transitant dans les réservoirs atmosphérique et terrestres. En hiver, la convergence mensuelle des bassins nordiques est approximativement égale à la variation du couvert de neige.

Le terme d’erreur du bilan hydrique représente 0 à 10% de C à l’échelle temporelle climatique. Cet ordre d’erreur est nettement inférieur aux termes d’erreur obtenus par des études similaires faites à partir de réanalyses et ce pour des bassins de plus petites superficies. L’erreur dans le bilan hydrique est liée au schéma numérique semi-lagrangien du MRCC et aux interpolations nécessaires au calcul de C. Pourtant cette erreur supposée aléatoire ne diminue pas strictement avec l’augmentation de la superficie du bassin. Ce biais positif,C < R, pourrait être un biais régional engendré par la correction du bilan hydrique intégré à l’intérieur du MRCC. L’augmentation du terme d’erreur aux échelles mensuelles (0 à 30%) et journalières (0 à plus de 100%) est due à un décalage temporel de 6h entre les flux et les variables d’état lors de leur enregistrement par le MRCC.


identifier: Lateb, Mohamed  (2013). Numerical study of near-field pollutant dispersion around a building complex emitted from a rooftop stack.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Cheminées.

subject: Polluants atmosphériques.

subject: Dynamique des fluides Modèles mathématiques.

subject: Turbulence atmosphérique Modèles mathématiques.

subject: Écologie urbaine.

subject: atmosphérique

subject: couche

subject: des

subject: limite

subject: modélisation

subject: numérique

subject: RANS

subject: émissions de cheminées de toit

subject: modélisation

subject: de la dispersion

subject: simulation numérique

subject: hauteur de cheminée

subject: modèle de turbulence "detached-eddy simulation" (DES)

subject: vitesse d’émission de polluant

subject: environnement urbain.

abstract:
The topic of environmental pollution is of special significance in the atmospheric boundary layer (ABL) especially in urban areas as it is one of the significant sources of poor indoor air quality due to contamination of fresh-air intakes. In city centres where external air pollution levels are relatively high, it is usually assumed that natural ventilation may not be able to provide adequate indoor air quality. Therefore mechanical ventilation and air-conditioning systems are thus being solicited to "clean" the incoming air (Kukadia and Palmer, 1998). There is evidence that such systems do not always provide clean fresh-air to the occupants of the building since several contaminants from nearby outside sources exist (e.g. vehicle exhaust, rooftop stack exhaust, wind-blown dust). Control of the pollutant sources and understanding the dispersion mechanisms, therefore, shall be considered as the first alternative to evaluate better these harmful phenomena.

This thesis focuses on dispersion and transportation of pollutant emissions from a building rooftop stack situated in the wake of a neighbouring tower using numerical simulation approach. The main objective of this work is to contribute to the "best-practice" of numerical modelling for dispersion studies. For that, wind tunnel tests as well as full-scale experiments are numerically reproduced to shed light on the uncertainties related to the complex dispersion phenomenon when using CFD simulations.

In the first study of this thesis, the behaviour of the flow and pollutant concentration fields around the two-building configuration are investigated by means of various k − �e turbulence models (i.e. standard, re-normalization group (RNG) and realizable k −� e models). The results show that the realizable k − �e model yields the best agreement with wind tunnel experimental data for lower stack height and smaller momentum ratio, while the RNG k −� e model performs best for taller stacks. Despite an overestimation of concentrations using the realizable k − e �model, it remains the only model that provides the correct trend of concentration distribution in the lower region between the two buildings. Based on this finding, the second study deals with the ability of CFD to simulate controlled (wind tunnel scale) and non-controlled (fullscale) environments using realizable k − e � model. This study details also the main steps for conducting consistent and reliable numerical simulations for dispersion studies. Additionally, CFD is shown to simulate better controlled environments than non-controlled environments.

The third study investigates the influence of two important parameters related to the pollutant exhaust source, i.e. stack height and pollutant exhaust velocity, on the concentration fields measured in the wind tunnel. The results show that increasing the stack height has an effect that is similar to increasing the pollutant exhaust velocity on the concentration distributions and that such effect depends upon the wall of the building under consideration. In addition,recommendations on fresh-air intake locations for the two buildings are provided. In the final study, an unsteady turbulence model (i.e. detached-eddy simulation) is tested to evaluate the flow-field and the dispersion field around the two-building configuration. The results show that the flow fluctuation capture is crucial to address better the dispersion in the wake of buildings. Consequently, the strengths of using an unsteady approach are compared to RANS methodology which provides however good results far from the exhaust source. The results of this extensive research support the use of an unsteady methodology in future works.


identifier: Bouanen, Safwen  (2014). Interface de transducteurs intelligents tolérante aux pannes pour des applications avioniques critiques.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Transducteurs.

subject: Avionique.

subject: Circuits d'interface.

subject: Réseaux logiques programmables par l'utilisateur.

subject: Tolérance aux fautes (Informatique)

subject: Fiabilité.

subject: interface de transducteurs intelligents

subject: IEEE 1451.0

subject: tolérance aux pannes

subject: FPGA

subject: sûreté

abstract: Un nombre croissant de capteurs et d’actuateurs sont nécessaires dans les avions modernes afin de fournir une variété de fonctions de contrôle et de surveillance. Divers réseaux de communication ont été adoptés dans les nouveaux systèmes avioniques pour soutenir les transferts de données tout en assurant une importante bande passante et une réduction des paquets volumineux de câblage. L'intégration d'un large éventail de transducteurs dans un environnement de réseaux avioniques hétérogènes pose des problèmes nécessitant la normalisation des interfaces de transducteurs pour les systèmes avioniques. Une des solutions considérées consiste à appliquer la norme IEEE 1451 dans le développement d'interfaces de transducteurs intelligents pour les aéronefs de nouvelle génération. Par ailleurs, en ce qui concerne les applications avioniques critiques, les interfaces de transducteurs dotés de capacités de tolérance aux pannes sont nécessaires pour répondre aux exigences de fiabilité et de sûreté imposées par la réglementation et les normes. Dans ce mémoire, nous explorons les possibilités d’une interface de transducteurs intelligents qui cible une plate-forme FPGA. L’architecture proposée est basée sur la norme IEEE1451.0 et elle intègre plusieurs techniques de tolérance aux pannes qui renforcent la fiabilité et la sûreté de l'interface. Une redondance modulaire au niveau micro-architectural et un mécanisme de test en ligne assurent la détection, le diagnostic et le recouvrement des pannes. L’interface est capable de gérer des pannes transitoires et permanentes. L'architecture proposée a été conçue pour être aussi générique que possible afin de supporter une multitude d’applications avioniques critiques telles que des systèmes de commande de vol électrique (FCS), les systèmes de freinage électrique (EBS) et des systèmes de données aériennes (ADS). La fiabilité et la sûreté de l'interface sont évaluées et ont été jugées satisfaisantes. Enfin, l’interface proposée a été implémentée et validée via un prototype matériel.


identifier: Lépine, Marc Jr.  (2014). Estimation des indices de capabilité d'un assemblage mécano-soudé en tenant compte de la complexité géométrique.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Mécanosoudage.

subject: Fabrication Contrôle Méthodes statistiques.

subject: Qualité Contrôle Méthodes statistiques.

subject: Tolérance (Technologie)

subject: Usinage.

subject: capabilité de procédé

subject: complexité géométrique

subject: tolérancement statistique

subject: tolérance de profil

subject: conception pour la fabrication

abstract: Lors de la conception d'un produit, l'estimation de la capabilité (l'aptitude) d'un procédé à rencontrer un requis d'ingénierie est un aspect très important qui permet aux concepteurs d'assurer la fabricabilité et l'assemblage des composants mécaniques. La contrainte majeure pour l'obtention d'une estimation fiable de la capabilité d'un procédé est que des pièces doivent obligatoirement être fabriquées, et ce, même si d'autres composants à géométries différentes l'ont déjà été. La capabilité connue du procédé pour une certaine géométrie devient inexploitable pour des composants à géométries différentes puisque la variation inhérente au procédé est affectée. Dans cette optique, ce mémoire présente une méthodologie qui permet d'estimer rapidement la capabilité d'un procédé sur un nouveau composant à partir de données historiques recueillies sur des pièces issues du même procédé, mais dont les géométries sont différentes. Un concept original, celui de complexité géométrique, nous permet d'utiliser la capabilité connue d'une certaine géométrie pour estimer les nouvelles capabilités du procédé à fabriquer des géométries plus ou moins complexe. Le projet de recherche ayant été réalisé en partenariat avec la compagnie Nova Bus, nous avons utilisé ce modèle pour estimer la capabilité d'un procédé d'assemblage mécano soudé à rencontrer des tolérances géométriques de profil telles que définis par la norme ASME Y14.5(2009). Des exemples d'applications réelles nous ont également permis de valider la méthodologie proposée. Une étude de cas supplémentaire, portant sur un procédé d'usinage, nous démontre que la méthode est applicable dans d'autres contextes.


identifier: Circé, Maxime  (2014). Développement d'un environnement vocal virtuel par communication sans fil et positionnement par puissance du signal reçu en environnement interne.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Ondes radio électriques Propagation.

subject: Transmission sans fil.

subject: Localisation sans fil.

subject: virtuel

subject: Vocal

subject: environnement interne

subject: RSSI

subject: trajets multiples

subject: modèle de propagation radio en environnement interne

subject: FHSS

abstract:
La communication sans fil permet aux travailleurs devant porter des protections auditives de communiquer entre eux dans un environnement de travail bruyant. Cependant, les systèmes de communications traditionnels envoient l’information de la voix à tous les utilisateurs d’un même canal sans se soucier de la proximité de ceux-ci. L’introduction du concept d’environnement vocal virtuel permet de prendre en compte cette proximité et de décider quels utilisateurs devraient entendre l’information de la communication.

Un environnement vocal virtuel peut être obtenu à l’aide d’une communication sans fil et la connaissance de la position de chaque usager du réseau. Afin d’obtenir cette information, l’indicateur de puissance reçue (RSSI) de la communication peut être associé à une distance. Cependant, la propagation en environnement interne est fortement affectée par la présence de trajets multiples. Cela a pour effet de créer de fortes variations dans les mesures RSSI. De plus, l’environnement dans lequel le système sera déployé ne permet pas le déploiement d’une infrastructure de référence fixe. Bien qu’il existe plusieurs systèmes de positionnement en environnement interne dans la littérature, ceux-ci sont tous dépendants d’une infrastructure de référence.

Dans le but de répondre à ce besoin, une nouvelle solution de positionnement basée sur une moyenne des mesures RSSI en fréquence a été développée. Celle-ci aborde la problématique en deux temps. La première étape est la caractérisation de l’environnement à l’aide d’un modèle paramétrique qui modélise la perte par propagation et les variations de RSSI pour une distance donnée. La seconde étape est l’algorithme de décision du positionnement. Celui-ci se base sur la probabilité qu’un utilisateur soit à l’intérieur d’une zone prédéterminée à partir des mesures RSSI. L’utilisateur peut se trouver dans trois zones différentes : une zone où la voix doit s’activer, une zone où elle se désactive et une zone d’hystérésis où elle reste inchangée. Celles-ci sont définies par l’ajustement de seuils des niveaux de puissance reçue en fonction de critères de fonctionnalité.

Ce mémoire présente donc les résultats de la solution proposée dans une largeur de bande de 80 MHz dans la bande ISM de 2.4 GHz. Les résultats démontrent une réduction de l’écart type moyen des mesures RSSI de 2.0 dB par l’utilisation de la technique de diversité fréquentielle. De plus, deux scénarios définissant des distances d’activation différentes ont été étudiés, soit 0.5met 1 m. Pour une distance d’activation à partir de 1m, la distance de désactivation imposée par la modélisation se retrouve à 3.0 m. La validation croisée de l’algorithme de décision a donné un écart moyen de 0.18 m entre la distance d’activation prévue par la modélisation et celle obtenue par décision et un écart moyen 0.225 m pour la distance de désactivation.


identifier: Lamraoui, Mourad  (2013). Surveillance des centres d'usinage à grande vitesse par approche cyclostationnaire et vitesse instantanée.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Vibration Mesure.
Machines Vibrations.
Usinage à très grande vitesse.
broutage
cyclostationarité
UGV
surveillance

abstract: La surveillance des centres d'usinage à grande vitesse, est un facteur clé pour accroître la disponibilité des machines. Cette mesure permet d'atteindre un niveau de robustesse des processus d'usinage plus élevé. Les défaillances dans le processus d'usinage et les composants des machines-outils peuvent générer des effets négatifs sur la finition du produit et l'instabilité du processus d'usinage. C'est le contexte dans lequel s'inscrit ce travail de recherche. Notre premier objectif est d'étudier les apports de la cyclostationnarité au diagnostic vibratoire des centres d'usinage à grande vitesse. Le deuxième objectif est d'explorer la possibilité de détection du broutage en se basant sur l'analyse des signaux de vitesse angulaire instantanée. Ce type de signal est calculé à partir du signal délivré par le codeur interne monté sur la broche. Développer une nouvelle procédure de détection du broutage dans les machines à grande vitesse, représente le troisième objectif de cette thèse. Cette procédure combine les techniques de traitement du signal et les techniques d'intelligence artificielle.


identifier: Desbiens, Éric  (2013). Démarche d'intégration des systèmes d'exécution de la fabrication.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Productique.

subject: Production Gestion Informatique.

subject: Technique de la production Informatique.

subject: exécution

subject: fabrication

subject: MES

subject: système

subject: ISA-95

subject: BPMN

subject: processus d’affaires

abstract:
Il y a consensus, que le MES est un élément clé pour une entreprise manufacturière qui veut améliorer sa productivité, la qualité de ses produits et garder le contrôle sur ses frais d’exploitation. Cependant, sa mise en place nécessite beaucoup de temps et d’argent en plus de la collaboration entre plusieurs personnes de disciplines différentes.

La contribution principale de ce mémoire est de proposer une méthode pour faire l’analyse systématique des processus d’affaires d’une entreprise manufacturière en accord avec le modèle d’intégration de la norme ISA-95 et en utilisant la notation BPMN pour en faire la modélisation. De cette méthode, une démarche d’intégration est proposée pour identifier les ressources de l’entreprise à inclure dans le MES, modéliser les processus d’affaires et valider ce qui a été configuré dans le MES.

Cette démarche d’intégration a été validée dans le contexte réel d’une entreprise manufacturière. Le processus de validation a permis de conclure que la modélisation avec trois niveaux de détails alignée avec les modèles d’ISA-95 facilite la collaboration entre les intervenants de disciplines différentes et permet d’identifier tous les éléments nécessaires à la configuration et à l’exécution des processus dans un MES.

De plus, avec l’utilisation du langage B2MML développé par ISA-95, il a été possible de quantifier la correspondance entre les éléments identifiés lors de la modélisation et le MES.


identifier: Poudrier--Racette, Louis  (2014). Codage vidéo basse complexité sans perte de qualité visuelle supportant les résolutions HD sur le DSP asynchrone Opus d'Octasic.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Compression vidéo.

subject: Vidéo numérique.

subject: Vidéo haute définition.

subject: Imagerie (Technique) Qualité de l'image.

subject: Données Transmission.

subject: Réseaux Gigabit.

subject: Traitement du signal Techniques numériques Appareils et matériel.

subject: basse complexité

subject: sans perte de qualité visuelle

subject: compression avec perte

abstract:
Ce mémoire de recherche présente une nouvelle méthode de codage vidéo permettant l’optimisation des transferts de données vidéo à l’intérieur du système Vocallo MGW d’Octasic. Cette méthode est présentée comme une solution aux problèmes posés par l’échange de quantités importantes de données générées dans un système dans lequel un contenu vidéo haute-définition se trouve à l’état non compressé. Plus spécifiquement, ce travail se penche sur le problème du transfert de données vidéo sur un lien Gigabit Ethernet entre les coeurs d’une puce d’Octasic.

Le Vocallo MGW est une application du processeur de traitement de signal asynchrone produit par Octasic. Cette technologie impose son lot de contraintes, tant au niveau des instructions à privilégier que de la gestion de la mémoire. La méthode de compression développée dans ce projet de recherche vise à satisfaire trois contraintes. La première est le taux de compression requis pour permettre une communication bidirectionnelle sur un lien Gigabit Ethernet. La seconde est le maintien de la qualité visuelle. La troisième est le temps d’exécution puisque la solution développée doit opérer en temps réel sur le système de traitement Vocallo MGW d’Octasic.

La méthode de compression proposée est basée sur l’algorithme HACP-SBT tiré de la littérature mais contient plusieurs améliorations significatives pour rendre ce dernier fonctionnel dans le contexte du Vocallo MGW. Les contributions de ce travail incluent la réduction de la complexité de l’algorithme de prédiction, la définition d’une syntaxe et d’une technique flexible pour la mise en paquet ainsi que la création de trois modes de codage visant à respecter les contraintes fixées. Ces trois modes sont constitués d’un mode sans perte supplémenté de deux modes avec perte : le mode avec perte calculée favorisant la qualité visuelle et le mode avec perte rapide favorisant le temps d’exécution.

L’analyse de ces trois modes de codage montre qu’ils permettent tous de respecter la contrainte du taux de compression et de la qualité visuelle. Cependant, seulement le traitement de petites résolutions, dont le QCIF, est assez rapide pour se conformer à la contrainte du temps réel.


identifier: Gasset, Nicolas  (2014). Refinement of a mesoscale model for large eddy simulation.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Couche limite (Météorologie) Modèles mathématiques.

subject: Couche limite (Météorologie) Dynamique des fluides.

subject: Dynamique des fluides numérique Modèles mathématiques.

subject: colonne

subject: échelle

subject: grand

subject: modèle

subject: simulation

subject: couche limite atmosphérique

subject: mésoéchelle

subject: microéchelle

subject: neutre

subject: convectif

subject: compressible

abstract:
With the advent of wind energy technology, several methods have become mature and are seen today as standard for predicting and forecasting the wind. However, their results are still site dependent, and the increasing sizes of both modern wind turbines and wind farms tackle limits of existing methods. Some triggered processes extend to the junction between microscales and mesoscales.The main objectives of this thesis are thus to identify, implement and evaluate an approach allowing for microscale and mesoscale ABL flow modelling considering the various challenges of modern wind energy applications.

A literature review of ABL flow modelling from microscales to mesoscales first provides an overview of the specificities and abilities of existing methods. The combined mesoscale/large eddy simulation (LES) modelling appears to be the most promising approach, and the Compressible Community Mesoscale Model (MC2) is elected as the basis of the method in which the components required for LES are added and implemented. A detailed description of the mathematical model and the numerical aspects of the various components of the LES-capable MC2 are then presented so that a complete view of the proposed approach along with the specificities of its implementation are provided. This further allows to introduce the enhancements and new components of the method (separation of volumetric and deviatoric Reynolds tensor terms, vertical staggering, subgrid scale models, 3D turbulent diffusion, 3D turbulent kinetic energy equation), as well as the adaptation of its operating mode to allow for LES (initialization, large scale geostrophic forcing, surface and lateral boundaries). Finally, fundamental aspects and new components of the proposed approach are evaluated based on theoretical 1D Ekman boundary layer and 3D unsteady shear and buoyancy driven homogeneous surface full ABL cases. The model behaviour at high resolution as well as the components required for LES in MC2 are all finely evaluated, including: the dynamic kernel at high resolution; space and time discretization of the 3D turbulent diffusion; five subgrid scale models; and the sensitivity of the model to numerical parameters. Furthermore, LES test cases are thoroughly studied, showing that a longer time interval for post-processing than in the reference studies is needed due to a high but normal level of scatter in the results.

In the end, the obtained LES-capable mesoscale model is shown to perform on par with other similar reference LES models, albeit it is slightly more dissipative. It is thus demonstrated that the adapted MC2 is suitable for both micro- and mesoscales providing a strong foundation for more advanced studies.


identifier: Cloutier, Luc  (2013). Étude biomécanique de la réduction trochantérienne.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Prothèses de hanche.
Plaques (Ostéosynthèse).
Fémur Fractures.
Arthroplastie de la hanche.
Biomécanique.
grand
implant
réduction
trochanter
trochantérien
fracture du grand trochanter
plaque autobloquante
montée d’escalier cyclique
chargement dynamique

abstract:
Le grand trochanter (GT) sert de point d’ancrage à plusieurs muscles dont le plus important est le moyen fessier. Une des complications opératoires ou postopératoires communes d’une arthroplastie de la hanche est la fracture du GT. La réduction de cette fracture est compliquée par la traction des muscles abducteurs attachés sur le GT qui exercent des forces en concurrence avec son alignement. Certains auteurs soupçonnent que cette abduction produirait une traction et une rotation (dans le plan latéral) en direction postéro-antérieure (PA) lors de mouvements d’extension tels que le levé de siège ou la montée d’escalier.

Les implants actuels ont une approche très latérale et supérieure et ne bloqueraient pas suffisament le fragment fracturé du GT en direction PA. Un nouvel implant trochantérien (Y3) a été développé au centre de recherche de l’Hôpital du Sacré-Coeur de Montréal. En plus d’une plaque latérale classique, il se divise en forme de Y avec une branche antérieure et offre la possibilité de fixer l’os à l’aide de vis en plus de cerclages de câbles. Cet implant se distingue des techniques modernes de fixation du GT qui préconisent l’emploi de plaques fixées à l’aide de cerclages de câbles autour du fémur et du GT. L’utilisation actuelle de vis est pratiquement inexistante due aux petites dimensions du fragment du GT et de présence commune d’ostéoporose.

La problématique de cette étude biomécanique de la réduction trochantérienne s’articule autour de trois questions de recherche. Premièrement, les mouvements physiologiques d’extension de la jambe exerceraient des efforts en direction PA sur le fragment du GT fracturé et instrumenté, ce qui pourrait expliquer les taux élevés de complications postopératoires associées aux implants actuels. Les mouvements du GT qui résultent de ces efforts n’ont pas été caractérisés. Deuxièmement, la forme en Y de l’implant Y3 comporte une branche antérieure qui permettrait de réduire les mouvements PA du GT et possiblement ceux d’autres directions. Troisièmement, la fixation de l’implant à l’aide de vis sur le GT et le fémur n’a pas été étudiée. L’utilité de cerclages de câbles en addition ou en remplacement de ces vis reste aussi à explorer.

Deux bancs d'essais expérimentaux spécifiques simulant une extension de la jambe ont été développés pour répondre aux trois questions de recherche. Les deux protocoles utilisaient un montage expérimental similaire qui permettait d’effectuer un chargement qui activait les muscles abducteurs en direction PA (pour simuler la montée d’escalier) sur un GT fracturé et instrumenté. Deux réponses principales ont été mesurées. La migration (MIG) a été définie comme le mouvement résiduel du GT non chargé suite au chargement cyclique simulant la montée d’escalier par rapport à l'état initial. Le déplacement (DÉP) a été défini comme l'amplitude de mouvement entre les états déchargés et chargés à l’intérieur d’un même cycle. Le premier protocole était une étude appariée avec spécimens cadavériques alors que le second comportait un plan expérimental avec spécimens synthétiques. Le premier protocole associé aux deux premières questions de recherche (étude appariée) a été effectué sur 20 fémurs cadavériques (10 paires) pour comparer deux types de fixation : 1) un implant antérolatéral (AL) qui incluait une branche antérieure et 2) un implant latéral (L) sans branche antérieure. La variabilité biologique (dimension, forme et densité osseuse) était incluse dans cette partie. Aucune répétition n’a été effectuée pour un grand total de 20 essais. Le deuxième protocole était un plan expérimental complet à trois niveaux et deux facteurs (3² = 9 essais) qui permettait d’obtenir tous les effets principaux et les interactions quadratiques. Il avait comme objectif de vérifier les première et troisième questions de recherche. Une variation inter spécimen synthétique faible pour contrôler les paramètres anatomiques était possible. Avec deux répétitions, 27 essais en tout ont été effectués. Enfin, une étude complète de validation des 2 protocoles expérimentaux a été effectuée.

L’étude appariée sur spécimens cadavériques a démontré que la migration en translation a diminué de manière significative dans la direction PA (P = 0,02) lorsque l'implant antérolatéral (AL) avec branche antérieure a été utilisé. L'implant AL a également diminué de manière significative les rotations en MIG autour de l'axe supérieur (P = 0,01) et de l'axe latéral (P = 0,02). Les translations en déplacements (DÉP) ont également diminué significativement en directions PA (P = 0,04) et latérale (P = 0,03) lorsque le fragment du GT était fixé par l'implant AL. Les DÉP en rotation n'ont été significativement diminués qu’autour de l'axe supérieur (P = 0,04) lors de l'utilisation de l'implant AL.

Le plan expérimental sur spécimens synthétiques a démontré que la migration (MIG) du fragment du GT a été la réponse la plus affectée par la méthode de fixation. La variation de la fixation par cerclages de câbles seuls à vis à têtes bloquantes seules a montré une réduction très significative de la MIG en translation et rotation (tous les P << 0,01 sauf P = 0,66 pour la rotation autour de l’axe supérieur). La méthode de fixation sur la diaphyse a réduit significativement la translation supérieure lorsque les vis ont été utilisés (P << 0,01). Le déplacement (DÉP) a été également significativement réduit en variant la fixation par cerclages de câbles seuls à vis à têtes bloquantes seules, mais dans une moindre mesure (P << 0,01 pour la translation supérieure et rotation autour de l’axe PA et P = 0,01 pour la rotation autour de l’axe latéral ; tous les autres P > 0,07). La méthode de fixation de la diaphyse n'a montré aucune réduction significative de tous les DÉP. Aucune interaction significative n'a été trouvée entre la méthode de fixation du GT et de la diaphyse.

En conclusion, le fragment du GT a montré des mouvements multidirectionnels lors de l’extension de la jambe. L’implant latéral (L) a présenté une défaillance en rotation autour de l’axe supérieur et en translation PA. La branche antérieure a limité de façon significative cette défaillance. Enfin, l’ajout de cerclages de câbles a été bénéfique essentiellement sur la diaphyse lorsque les fixations par vis n’étaient pas réalisables. Pour la réduction de la fracture du GT, une plaque en forme de Y avec des branches latérale et antérieure fixées par vis à têtes bloquantes représente une alternative efficace aux chirurgies actuelles avec plaques latérales.


identifier: Nekab, Khedidja  (2013). Étude comparative des différentes méthodes d'estimation de la fréquence fondamentale des cris des nouveaux-nés.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Traitement du signal Techniques numériques Mathématiques.

subject: Audiofréquence Mesure.

subject: Communication non-verbale chez le nourrisson.

subject: Nouveau-nés.

subject: cri

subject: fondamental

subject: fréquence

subject: cri des nouveau-nés

abstract:
Au cours des trente dernières années, diverses méthodes ont été développées afin de mieux détecter la fréquence fondamentale des cris des nouveau-nés. En effet, l’analyse de la variation de la fréquence fondamentale dans le temps d’un signal de cri chez les nouveau-nés fournit des informations fiables très utiles au diagnostic médical concernant l’état de santé des bébés.

Nous présentons dans ce rapport une étude comparative des résultats de plusieurs méthodes d’extraction de la fréquence fondamentale des signaux de cris chez les nouveau-nés. Les quatre algorithmes choisis à l’implémentation dans Matlab sont deux algorithmes temporels,AMDF«Magnitude Difference Function» et ACF «Auto-Correlation Function», un algorithme fréquentiel HPS «Harmonic Product Spectrum» ainsi que l’algorithme SIFT modifié «modified Simple Inverse Filtering Tracking ». Ce dernier et le logiciel Praat sont utilisés à titre de comparaison. Nous étudierons plusieurs segments de cri : phonique, de haute-fréquence, hyperphonique et non-voisé.

Après évaluation de la performance des différentes méthodes analysées, nous avons remarqué que l’ACF a échoué à estimer la fréquence hyperphonique. D’autre part, nous avons observé que l’algorithme HPS a montré une bonne précision quant à l’ évaluation de la fréquence fondamentale phonique.

Nous avons aussi constaté que les algorithmes AMDF et SIFT modifié sont moins précis dans l’identification de la fréquence fondamentale phonique. Cela nous a conduit à développer un nouvel algorithme CAMDA «Combined Average Magnitude Difference and Autocorrelation» permettant une combinaison entre le SIFT modifié et l’AMDF pour corriger les erreurs produites lors de la détection des segments phoniques. Ce dernier a montré qu’il est capable de remédier aux problèmes posés par l’AMDF et le SIFT modifié lors de la détection des segments phoniques.


identifier: Mojarad Farimani, Saeed  (2013). Experimental process development and aerospace alloy formability studies for hydroforming.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Formage sous haute énergie.
Tubes en acier Industrie.
Travail des métaux.
Méthode des éléments finis.
hydroformage de tube
analyse par éléments finis
optimisation
alliages aéronautiques

abstract: Dans le procédé d’hydroformage, la pression d’un fluide est utilisée pour déformer plastiquement un tube paroi mince à l’intérieur d’une matrice fermée afin de remplir la cavité de la matrice. L’hydroformage des tubes possède de nombreux avantages qui rendent ce procédé très intéressant pour plusieurs industries telles que l’automobile et l’aérospatiale. Mais, à cause de différents facteurs tels que la formabilité des matériaux, l’ordre et les séquences du chargement (force de compression axiale et pression interne pendant le procédé), la géométrie de l’outil et la friction, c’est un procédé de mise en forme assez complexe. Ainsi, la simulation par éléments finis combinée à des méthodes d’optimisation peuvent réduire significativement le coût de l’approche “Essai – Erreur” utilisée dans les méthodes conventionnelles de mise en forme. Dans ce mémoire, pour étudier les effets de différent paramètres tels que les conditions de friction, l’épaisseur du tube et la compression axiale sur la pièce finale, des essais d’hydroformage de tube ont été menés en utilisant une matrice de forme ronde à carrée. Les expériences ont été effectuées sur des tubes d’acier inoxydable 321 de 50.8 mm (2 in) de diamètre et deux différentes épaisseurs ; 0.9 mm et 1.2 mm. L’historique du chargement a été enregistré avec le système d’acquisition de la presse. Un système de mesure de déformation automatique, Argus, a été utilisé pour mesurer les déformations sur les tubes hydroformés. Les données collectées à partir des essais initiaux ont été utilisées pour comparer avec les simulations. Le procédé a été simulé et optimisé à partir des logiciels Ls-Dyna et Ls-Opt, respectivement. Les variations de déformations et d’épaisseurs mesurées à partir des expériences ont été comparées aux résultats de la simulation par éléments finis dans les zones critiques. La comparaison des résultats de la simulation et des expériences sont en bon accord indiquant que l’approche peut être utilisée pour prédire la forme finale et les variations d’épaisseurs de pièces hydroformées pour des applications aérospatiales.


identifier: Jiménez, Luz Maria  (2013). Design of a collaborative information and communication technology platform to support creativity in innovation activities - prototyping and user experience test.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Environnements numériques de travail.
Sites Web Développement.
Innovations.
Créativité en technologie.
collaboratif
plateforme

abstract:
This research project reports the results of the thesis, “Design of a Collaborative Information and Communication Technology Platform to support Creativity in Innovation Activities -Prototyping and User Experience Test” and provides details of the procedure followed in realizing the thesis. The research was conducted between Fall 2010 and Winter 2013.

The research problem was based on an analysis of three challenges observed in innovation activities, especially at the level of creative collaboration among R&D enterprises and creative teams of “Les 24 heures de l’innovation”. These challenges must be overcome before the knowledge production and ideas sharing process can be improved. Three types of challenges were identified:
- Communication: The communication of knowledge for innovation, which must be transmitted to successfully resolve complex issues, in the proposal of new products or new services
- Organizational: Development of knowledge management strategies for distributed idea sharing, which should be encouraged by the organization to create or support teams by means of a collaborative platform
- Technology: Transmission of tacit, unstructured, and informal knowledge, especially using collaborative ICT and technologies Web 2.0 or Web 3.0 tools.

This thesis investigates two dimensions of the research problem: the theoretical and the practical (technology issues). The theoretical dimension examines the environment for the exchange of ideas and knowledge, which supports creative collaboration in distributed conditions. The practical and technological dimensions involve a creative collaboration model which will take the form of a platform for creative teams.

The aim of this thesis is to support the creative teams in the process of conceptualization of a new innovation-oriented product. Through this thesis, we seek to:
- Determine the needs of creative teams during the conceptualization stage of a new product;
- Propose a Knowledge Management System (knowledge and tools) that enables the support of tacit knowledge produced in distributed condition of team members;
- Modeling a Platform that supports internal creative team’s needs and the external context for innovation;
- Propose the assessment of the creative collaboration meaning the user experience testing and the realized task by creative teams on the ICT prototype.

We carry out a review of the literature in Chapter 1, a study of collaboration among creative R&D teams in Canada in Chapter 2, and in Chapter 4, we perform a knowledge needs analysis of creative teams in “Les 24 heures de l’innovation”. These will enable us to achieve the first objective, the definition of the needs for supporting creative teams. Ultimately, we characterize the context of R&D activities in Canada, as well as interactions among creative R&D teams for innovation, with a theoretical study, by analyzing statistical data obtained from Statistics Canada. A detailed presentation of the problem statement and the methodology used for this thesis is provided in Chapter 3.

The second objective is fulfilled by analyzing the idea production process and the current ICTs, for proposing a conceptual model based on the observation of creative teams participating in “Les 24 heures de l’innovation” November 2011. On the other hand, by proposing the new specifications that support collaboration, we select a methodology based on the law of ideality (TRIZ), in which we observe the evolution of technological state-of-the-art of current functionalities (Chapter 5) in contrast with the needs and useful operations of ICT.

To realize the third objective, we model the collaborative platform, and its primary functionalities are presented using the UML 2, Unified Modeling Language, also we describe the prototype deployment at Chapter 6. The fourth objective is reached by an experimental evaluation of the platform that is presented in Chapter 7 and in Chapter 8. These chapters summarize the results obtained by the application of the following user experience test: validation of UML use-cases user’s acceptance, the task analysis of the main used functionalities, the creative performance Analysis of user (PAN) and the usability test.

Finally, the other sections of this document are the conclusion, findings, proposals for further research, and recommendations. In the Appendix, we include the ethical plan presented to the École de technologie supérieure Ethical Review Board, as well as the results obtained from “Les 24 heures de l’innovation” of May 2012.


identifier: Cotoros Petrulian, Alexandru  (2014). Macroblock level rate and distortion estimation applied to the computation of the Lagrange multiplier in H.264 compression.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Compression vidéo.
Compression vidéo Normes.
Équations de Lagrange.
Théorie du taux de distorsion.
Imagerie (Technique)
Qualité de l'image.
H.264
Lagrange
macrobloc
multiplicateur

abstract:
The optimal value of Lagrange multiplier, a trade-off factor between the conveyed rate and distortion measured at the signal reconstruction has been a fundamental problem of rate distortion theory and video compression in particular.

The H.264 standard does not specify how to determine the optimal combination of the quantization parameter (QP) values and encoding choices (motion vectors, mode decision). So far, the encoding process is still subject to the static value of Lagrange multiplier, having an exponential dependence on QP as adopted by the scientific community. However, this static value cannot accommodate the diversity of video sequences. Determining its optimal value is still a challenge for current research.

In this thesis, we propose a novel algorithm that dynamically adapts the Lagrange multiplier to the video input by using the distribution of the transformed residuals at the macroblock level, expected to result in an improved compression performance in the rate-distortion space.

We apply several models to the transformed residuals (Laplace, Gaussian, generic probability density function) at the macroblock level to estimate the rate and distortion, and study how well they fit the actual values. We then analyze the benefits and drawbacks of a few simple models (Laplace and a mixture of Laplace and Gaussian) from the standpoint of acquired compression gain versus visual improvement in connection to the H.264 standard.

Rather than computing the Lagrange multiplier based on a model applied to the whole frame, as proposed in the state-of-the-art, we compute it based on models applied at the macroblock level. The new algorithm estimates, from the macroblock’s transformed residuals, its rate and distortion and then combines the contribution of each to compute the frame’s Lagrange multiplier.

The experiments on various types of videos showed that the distortion calculated at the macroblock level approaches the real one delivered by the reference software for most sequences tested, although a reliable rate model is still lacking especially at low bit rate. Nevertheless, the results obtained from compressing various video sequences show that the proposed method performs significantly better than the H.264 Joint Model and is slightly better than state-of-the-art methods.


identifier: Poirier, Marc  (2013). Modélisation et simulation du comportement dynamique des aubes de turbines hydroélectriques.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Turbines hydrauliques.

subject: Turbines Aubes.

subject: Matériaux Fatigue Simulation par ordinateur.

subject: Ondes cyclostationnaires Modèles mathématiques.

subject: extrapolation

subject: historique de chargements

subject: valeurs extrêmes

subject: cyclostationnarité

abstract:
Ce projet présente l’application de deux méthodes qui permettent l’extrapolation des signaux de chargement stationnaire enregistrés sur une courte période de temps et mesurés in situ sur des aubes de turbine hydraulique. La théorie des valeurs extrêmes ainsi que les caractéristiques des signaux cyclostationnaires sont les fondements théoriques des deux approches proposées. L’objectif est de générer un signal cohérent qui représentera a priori le chargement sur une grande période de temps. Ce signal pourra ensuite être employé comme intrant pour estimer le comportement en fatigue de la turbine. La simulation effectuée sur une longue période permet ainsi de considérer un ensemble plus large de fluctuations en se basant sur les déformations observées sur une courte période.

Suite à un prétraitement des données, les critères importants à considérer pour la modélisation sont respectivement la détermination d’un seuil adéquat pour estimer les valeurs extrêmes et la sélection des paramètres du modèle stochastique des composantes aléatoires intrinsèques à la cyclostationnarité.

Les deux approches proposées peuvent s’appliquer à plusieurs conditions d’opération et elles ont démontré des résultats satisfaisants pour les conditions d’opération de marche à vide, de charge partielle et de pleine charge. Néanmoins, il est impératif que le signal de référence soit enregistré sur une période assez longue pour contenir suffisamment d’information pour sa modélisation et qu’il ne présente aucune anomalie dominante. À cet effet, il est important d’analyser exhaustivement les caractéristiques de la partie aléatoire du signal, car elles affectent considérablement les méthodes de simulation.


identifier: Dubinskiy, Sergey  (2013). Ti-Nb-(Zr,Ta) superelastic alloys for medical implants : thermomechanical processing, structure, phase transformations and functional properties.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Alliages à mémoire de forme.

subject: Titane Alliages Traitement thermomécanique.

subject: Biomatériaux.

subject: Implants orthopédiques.

subject: Rayons X Diffraction.

subject: fatigue

subject: fonctionnel

subject: propriété

subject: résistance

subject: superélastique

subject: laminage

subject: traitement thermique

subject: propriétés mécaniques

subject: structure

subject: nanostructures

subject: microscopie électronique

subject: dispositif de traction in situ.

abstract:
The aim of this project is to develop a new class of orthopaedic implant materials that combine the excellent biocompatibility of pure titanium with the outstanding biomechanical compatibility of Ti-Ni-based shape memory alloys. The most suitable candidates for such a role are Ti-Nb-Zr and Ti-Nb-Ta near-beta shape memory alloys. Since this class of materials was developed quite recently, the influence of thermomechanical treatment on their structure and functional properties has not as yet been the subject of any comprehensive study. Consequently, this project is focused on the interrelations between the composition, the microstructure and the functional properties of superelastic Ti-Nb-Zr and Ti-Nb-Ta alloys for biomedical application. The principal objective is to improve the functional properties of these alloys, more specifically their superelastic properties and fatigue resistance, through optimization of the alloys’ composition and thermomechanical processing.

It is shown in this thesis that the structure and functional properties of Ti-Nb-based shape memory alloys can be effectively controlled by thermomechanical processing including cold deformation with post-deformation annealing and ageing. It is also shown that the formation of nanosubgrain substructure leads to a significant improvement of superelasticity and fatigue resistance in these alloys. The influence of ageing on the ω-phase precipitation kinetics and, consequently, on the functional properties of Ti-Nb-Zr and Ti-Nb-Ta alloys is also observed.

Based on the results obtained, optimized regimes of thermomechanical treatment resulting in a best combination of functional properties are recommended for each alloy, from the orthopaedic implant materials standpoint.

An original tensile stage for a low-temperature chamber of an X-ray diffractometer is developed and used in this project. A unique low-temperature (-150...+100oC) comparative in situ X-ray study of the transformations’ features and crystal lattice evolution is performed under strain-controlled conditions. The lattice parameters of β- and α”-phases calculated across the whole testing temperature range allow us to conclude that the higher the temperature, the lower the α”→β transformation strain. It is found also that loading at low temperatures results in α”-phase formation and reorientation, while application of the load during heating changes the transformation sequences. The observed reversible β-phase X-ray line widening and narrowing during temperature scanning are the direct result of appearance and disappearance of microstresses caused by reversible thermoelastic martensitic transformation.


identifier: Saboktakin Rizi, Abbasali  (2013). Integrity assessment of preforms and thick textile reinforced composites for aerospace applications.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Composites Contrôle non-destructif.
Composites Propriétés mécaniques.
Industries aérospatiales.
touffetage
préformes textiles
composites à renforts textiles
essais destructifs
caractéristiques des préformes
performance des composites
mécanismes de défaillance

abstract:
Three-dimensional (3D) textile composites containing in-plane fibers and fibers oriented in the thickness direction offer some advantages over two-dimensional (2D) textile composites. These advantages include high delamination resistance and improved damage tolerance. Textile composites containing 3D textile preforms have mostly been developed by the aerospace industry for structural applications such as wing panels, landing gear, rocket nozzles, and the Orion capsule, and so forth. This thesis is devoted to structural integrity assessment of textile composites including 2D and 3D tufted composites by combining destructive and non-destructive techniques. In the first part of the thesis, non-destructive techniques including X-ray computed tomography (CT) and ultrasound-based techniques (UT) were used to detect two significant processinduced defects called fiber breakage and fabric misalignment. The second part focuses on studying of the influence of manufacturing defects introduced during the tufting process on the mechanical properties.

Experimental results proved that X-ray CT facilitates the characterization of those two manufacturing defects as well as the architecture of the textile fabrics. Furthermore, mesoscale modeling of a 2D woven composite was successfully performed for the analysis of the fiber breakage defect influence and fiber architecture on wave propagation. Experimental results prove that tufting the preform assists in locking and restricting the yarn's movement in the preform. The threads used for tufting have a major influence on tensile strength, as stronger threads may give higher resistance. Tufting increases the compaction force due locking of fiber bundles, therefore, a higher compaction force is needed to obtain a fiber volume of up to 50 percent in comparison to an untufted preform. The drape behaviour of a tufted preform is influenced by tufting so that high drapability is observed for a tufted preform along with local variation of fiber bundle occurred around tufting reinforcements. The variation of preform geometry was achieved by laser scanning. Furthermore, the CT capability was investigated as a means for recognizing the shapes and locations of voids in composites. Tufted composites with transverse tufting suffer less reduction in the tensile strength than those with longitudinal tufting. Tufted composites are found to have lower fatigue life ithan untufted composites, while an improved compressive strength and tensile strength at high strain rate are observed. Tufting improves the mechanical properties of tufted honeycomb composites under local compression and bending loadings. Mostly, the damage initiates from resin-rich regions around the tufting reinforcements. The acceptance of 3D tufted composites for use in primary aerospace structures is highly dependent on the accuracy and reliability of experimental data to recognize the degree to which tufting reinforcements improve or degrade the mechanical properties. In this thesis, the correlation between the tufted preforms and composite properties and the changes to mechanical properties is discussed for a specific tufting configuration. Experimental data are reported on both the low-rate and high-rate static and fatigue strengths at various stress levels. Microstructural examination is carried out by using the high resolution microscopy and CT techniques. The results of this thesis contribute to the investigation of the integrity and damage tolerance in 3D tufted composites toward certifying purposes for future transport aircraft. Since the certification of tufted composites for aerospace applications is still problematic due to the lack of dependable non-destructive evaluation techniques for their inspection and those manufacturing factors can considerably influence their performance, this is an important problem to tackle in the field of aerospace composite engineering.


identifier: El Aouni, Wassil  (2014). Équivalents dynamiques pour l'étude de la stabilité transitoire.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Réseaux électriques (Énergie) Stabilité.

subject: Régime transitoire (Électricité)

subject: agrégation

subject: ST

subject: stabilité

subject: transitoire

subject: cohérence lente

subject: méthode de préservation de la structure

subject: regroupement des paramètres dynamiques des machines

subject: regroupement nodal

subject: méthode de Zhukov

subject: algorithme SIME

abstract:
Les études de la stabilité transitoire (ST) sont aujourd’hui un outil indispensable pour la prévision du comportement des réseaux électriques à l’occurrence des grands défauts (ex : foudre, court-circuit triphasé, perte de générateurs). Toutefois, l’accroissement rapide de la taille et de la complexité des réseaux électriques rendent ces études (ST) très consommatrices en effort et en temps de calcul. La problématique de ce mémoire est donc : comment réduire le temps et l’effort de calcul des programmes (ST) sans pour autant altérer la précision des résultats obtenus à l’aide de ces programmes?

Pour résoudre cette problématique, une revue de littérature initiale a été effectuée. Cette revue de littérature a permis de constater que les techniques de réduction des réseaux électriques, visant à réduire le temps d’exécution des études (ST), ont été mise au point il y a longtemps. Ces techniques ont l’objectif commun de réduire la durée et l’effort de simulation des programmes (ST) tout en préservant le même comportement dynamique du réseau d’origine. À partir de cette revue de littérature, une méthode de réduction des réseaux électriques se déroulant en 4 temps a été proposée: Dans un premier temps, les zones internes et externes du réseau électriques sont choisies. Dans un deuxième temps les générateurs de la zone externe du réseau pouvant être regroupés ensemble sont identifiés à l’aide de la méthode de la cohérence lente en plus d’une étape de simulation temporelle (ST). Dans un troisième temps, les paramètres dynamiques des machines du réseau équivalent sont calculés à l’aide de la méthode de la préservation de la structure qui est une méthode pouvant être utilisée dans le cas des modèles classiques ou détaillés des réseaux électriques. Dans un quatrième temps, la matrice admittance du réseau équivalent est calculée à l’aide de la méthode de Zhukov.

La méthode proposée a été ensuite implémentée sous la forme de fonctions Matlab©. Ces fonctions ont été validées dans le cas de programmes (ST) et (SIME) pour le cas des deux réseaux tests suivants: « New England » 10 machines 39 barres dans son modèle classique et détaillé, et IEEE 50 machines 145 barres dans sa représentation classique. Le logiciel commercial PSSE© a été également utilisé pour la validation des résultats.

Les fonctions d’agrégation réalisées ont permis d’augmenter considérablement la vitesse d’exécution des programmes (ST) et (SIME) tout en gardant une très bonne précision des résultats de ces programmes.


identifier: Vachon, Alexandre  (2013). Analyse multi-échelle de l'os trabéculaire vertébral à partir d'images tomodensitométriques.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Colonne vertébrale Anatomie Simulation par ordinateur.

subject: Colonne vertébrale Tomographie.

subject: Tomodensitométrie.

subject: Fractures Traitement.

subject: Os Maladies Diagnostic.

subject: microarchitecture

subject: trabéculaire

subject: synthèse d'images

subject: analyse de textures d'images

subject: tomodensitométrie (CT) multi-échelle

subject: transformées en ondelettes

abstract:
L'évaluation clinique du risque de fracture et le diagnostic de l'ostéoporose reposent principalement sur l'estimation de la masse osseuse caractérisée par la densité minérale osseuse (DMO). Or, plusieurs études suggèrent que d'autres facteurs soient pris en compte, dont la microarchitecture de l'os trabéculaire. De plus, aucun outil ne permet d'évaluer de façon pratique et simultanée la densité et la microarchitecture osseuse in vivo, en particulier au niveau vertébral où l'épaisseur des tissus à traverser est problématique.

L'objectif principal de ce mémoire est de proposer un algorithme multi-échelle de simulation de la microarchitecture de l'os trabéculaire vertébral à partir d'images tomodensitométriques (CT). Pour répondre aux objectifs, des spécimens cadavériques bovin, porcin et humains ont été imagés à haute et à basse résolution, puis leur microarchitecture a été simulée. Les erreurs relatives moyennes de différents paramètres morphométriques ainsi que les cotes Z entre les valeurs de ces paramètres ont ensuite été quantifiées entre les images haute résolution réelles et simulées.

Les principaux résultats obtenus démontrent que l'algorithme semble bien reproduire qualitativement la microarchitecture relativement homogène des spécimens bovin et porcin, mais faiblement reproduire la microarchitecture relativement hétérogène des spécimens humains. Quantitativement, les résultats démontrent le potentiel de l'algorithme proposé à reproduire les paramètres morphométriques. Les faibles écarts-types des erreurs relatives témoignent de la grande reproductibilité des simulations. Cependant, les grandeurs variables des cotes Z obtenues pour les modèles porcin et humain ainsi que les différences observées entre les sujets humains témoignent d'une grande sensibilité de l'algorithme.

Les retombées prévues à long terme de la méthode proposée sont l'évaluation plus précise de la qualité osseuse en clinique, l'amélioration de l'efficacité des outils d'évaluation et de planification du traitement des fractures ainsi que l'amélioration du diagnostic et du traitement de pathologies osseuses comme l'ostéoporose.