identifier: Mlouki, O. (2016). On the Detection of Licenses Violations in the Android Ecosystem  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Très souvent, les développeurs d'applications mobiles réutilisent les bibliothèques et les composants déjà existants dans le but de réduire les coûts de développements. Cependant, ces bibliothèques et composants sont régies par des licences auxquelles les développeurs doivent se soumettre. Une licence contrôle la manière dont une bibliothèque ou un bout de code pourraient être réutilisés, modifiés ou redistribués. Une licence peut être vu comme étant une liste de règles que les développeurs doivent respecter avant d'utiliser le composant. Le non-respect des termes d'une licence pourrait engendrer des pénalités et des amendes. A travers ce mémoire de maîtrise, nous proposons une méthode d'identification des licences utilisées dans une application à code source ouvert. A l'aîde de cette méthode, nous menons une étude pour identifier les licences utilisées dans 857 applications mobiles, provenant du marché “F-Droid”, dans le but de comprendre les types de licences les plus souvent utilisées par les développeurs ainsi que la manière avec laquelle ces licenses évoluent à travers le temps. Nous menons notre étude sur deux niveaux; le niveau du projet et celui du fichier. Nous investigons également les infractions portées aux licences et leursévolutions à travers le temps; Nous comparons les licences déclarées au niveau du project avec celles de ses fichiers, des fichiers entre eux et des projets et fichiers avec ceux des bibliothèques utilisées par le projet, afin d'identifier des licences incompatibles utilisées dans un même projet. Les résultats montrent que les licences les plus utilisées sont les licences “GPL" et “Apache"; aussi bien au niveau du projet qu'au niveau fichiers. Nous remarquons que, dans plusieurs cas, les développeurs ne portent pas assez attention aux licences de leurs code source. Des 8 938 versions d'applications analysées, 3 250 versions ne sont pas accompagnées d'informations relatives aux licences. Concernant l'évolution des licences, nous remarquons que la probabilité pour un projet de demeurer sous une même licence est très élevée (95% en moyenne), et dans le cas d'un changement de license, le changement se fait généralement vers des licences plus permissives. Au niveau du fichier, nous avons remarqué que les développeurs ont tendance à retarder leur choix de licence. Dans 15% des changements de license, les développeurs retirent les informations relatives aux licences. Parmi les 857 projets analysés, nous avons identifier 15 projets contenant des infractions concernant les licences. 7 de ces projets contenaient encore des infractions dans leur version finale. Dans les autres cas, pour résoudre les infractions, les dévloppeurs ont changés les licences liés à quelques fichiers de l'application; ou ont retirés les fichiers problématiques des applications. En moyenne, 19 versions de l'application étaient nécessaires pour résoudre les infractions portées aux licences. Ces résultats sont une indication que les développeurs ont de la difficulté à comprendre les contraintes légales des termes des licences. Une autre explication est que le manque de cohérence et d'uniformisation des déclarations des licences créent une confusion chez les développeurs. Notre méthode de détection des licences pourrait être appliqué par les développeurs afin de traquer les infractions portées aux licences dans leurs projets avant la mise en marché.  ABSTRACT: Mobile applications (apps) developers often reuse code from existing libraries and frameworks in order to reduce development costs. However, these libraries and frameworks are governed by licenses to which developers must comply. A license governs the way in which a library or chunk of code can be reused, modified or redistributed. It can be seen as a list of rules that developers must respect before using the component. A failure to comply with a license is likely to result in penalties and fines. In this thesis, we propose our approach for license identification in open source applications. By applying this approach, we conduct a case study to identify licenses in 857 mobile apps from the F-droid market with the aim to understand the types of licenses that are most used by developers and how these licenses evolve overtime. We conduct our study both at project level and file level. We also investigates licenses violations and the evolution of these violations overtime; we compare licenses declared at the project level, file level and those of the libraries used by a project to seek for licenses that are incompatible and used in the same project. Results show that most used Licenses are GPL and Apache licenses both at the project level and file level. In many cases we noticed that developers didn't pay too much attention to license their source code. For 3,250 apps releases out of 8,938 releases, the apps were distributed without licenses information. Regarding license evolution, we noticed that the probability for a project to stay under the same license is very high (95% in average) and in case of change, changes are generally toward more permissive licenses. At the file level, we noticed that developers tend to delay their decision about license selection, also in 15% of license changes, developers removed licensed information. We identified 15 projects out of 857 projects, with a license violation; 7 projects had violations in their final release. To solve license violations, developers either changed the license of some of the apps' files or removed the contentious files from the apps. It took in average 19 releases to solve a license violation. These findings suggest that developers of mobile apps may be having some difficulties in understanding the legal constraint of licenses' terms or it may be that the lack of consistency and standardization in license declarations fosters confusion among developers. Our license detection approach can be used by developers to track license violations in their projects.


identifier: Payant, A. (2016). Efficacité des lavages physiques de membranes de nanofiltration à fibres creuses  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

type:
Mémoire ou thèse
NonPeerReviewed

abstract: RÉSUMÉ: Les membranes de nanofiltration à fibres creuses (HFNF) sont une innovation dans l'industrie de l'eau potable. Bien que le colmatage soit encore un enjeu majeur pour le procédé, la qualité de l'eau obtenue par ce type de filtration est attrayante (faible turbidité, faible teneur en carbone organique dissous, etc.). L'objectif de cette recherche est d'étudier l'efficacité des nettoyages physiques sur les membranes HFNF tout en examinant le rôle de l'hydrodynamique sur la performance du lavage physique. Un dernier volet s'est intéressé à l'énergie consommée par les différents protocoles de lavage physique ainsi qu'au mode d'opération d'une membrane HFNF à l'échelle industrielle.  ABSTRACT: Hollow fiber nanofiltration (HFNF) is an innovative technology in the drinking water industry. Although fouling is still a major issue for the process, the treated water quality is attractive for the market (low turbidity, low dissolved organic carbon, etc.). The aim of this research was to study the efficacy of physical cleaning on HFNF and assess the role of hydrodynamic conditions on the efficacy. Also, the energy consumed by the various physical cleaning protocols and the operation mode of an industrial scale HFNF membrane were investigated.


identifier: Parent, F. (2016). Reconstruction 3D de la forme d'aiguilles chirurgicales en utilisant la réflectométrie fréquentielle dans des fibres optiques  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: L'objectif principal de ce projet de recherche est d'effectuer de la reconstruction de forme d'aiguilles chirurgicales en insérant des fibres optiques à l'intérieur. En mesurant les contraintes le long des fibres optiques, on peut facilement obtenir la courbure des fibres. Trois fibres sont donc utilisées, collées dans une géométrie triangulaire de manière à ce que la différence entre leur courbure fournisse l'information nécessaire, avec une résolution plus élevée, pour orienter cette courbure dans un espace tridimensionnel. Puisque la méthode utilisée se base uniquement sur l'utilisation de fibres optiques, on peut extrapoler les possibles applications à des cathéters, des côlonoscopes, ou n'importe quels instruments chirurgicaux minimalement invasifs dont la position dans le corps est importante à connaitre pour maximiser les chances de succès de l'intervention chirurgicale ou éviter des perforations à l'intérieur du corps. Jusqu'à présent, l'approche la plus répandue pour ce genre d'applications est l'utilisation de réseaux de Bragg (« fibre Bragg grating » : FBG) pour mesurer la tension dans la fibre. La meilleure précision recensée dans la littérature avec cette approche est d'environ 0.28mm, qui correspond à l'erreur moyenne de la position du bout de l'aiguille. Pour obtenir cette précision, deux senseurs sont utilisés et chaque senseur comporte trois réseaux de Bragg, soit un dans chacune des trois fibres utilisées (donc un total de six FBGs). Plusieurs études ont été effectuées sur des dispositifs semblables, comportant plus ou moins de FBGs séparés de distances différentes. La plupart de ces études recensent des précisions sur la reconstruction de forme de l'ordre de quelques millimètres. Cela étant dit, cette approche pour mesurer la tension dans les fibres est discrète ; l'information sur la tension est donc obtenue uniquement aux endroits où les réseaux de Bragg sont inscrits et des approximations sont nécessaires pour reconstruire la forme complète de l'aiguille. Ce projet de recherche suggère donc l'utilisation d'une approche sensorielle peu étudiée jusqu'à présent pour ce type d'applications. Cette approche, contrairement aux FBGs, est pleinement distribuée. Notre hypothèse de départ est donc qu'en effectuant des mesures de contraintes de manières distribuées, une meilleure précision peut être obtenue sur la reconstruction de la forme d'instruments chirurgicaux minimalement invasifs puisqu'elle n'implique plus l'utilisation d'approximations.  ABSTRACT: The main objective of the research project is to track the shape of minimally invasive surgical tools (mainly needles) by inserting optical fibers into them. By measuring the strain along the fibers, we can easily relate it to the curvature of the fibers. Using three fibers glued together in a triangular geometry, the difference in the measured curvature of each fiber allows one to orientate the curvature in a 3D frame. Since the approach for shape tracking is strictly based on the insertion of optical fibers inside the restricted space available in minimally invasive surgical tools, it can be used with many types of surgical tools such as catheter needles, colonoscopes, or any other remotely controlled instrument. The knowledge of the position of the device inside the human body is of paramount importance to maximise the success of the intervention. Up to now, the most studied approach for shape tracking using optical fibers is based on fiber Bragg gratings (FBGs), which are useful devices to measure the strain in fibers. To the best of our knowledge, the best precision reached in the literature based on FBGs is ~0.28mm, corresponding to the accuracy in the predicted needle tip position. To reach this precision, two sensors were used, each one containing a set of three fibres with 3 FBGs (one in each fiber) for a total of 6 FBGs. More studies have been made using similar devices, with more or less number of FBG sensors separated by different distances. Most of these studies achieve an accuracy in the order of few millimeters. However, this approach to measure strain along the fibers is completely discrete since the strain is only known at the positions where the FBGs are located. Approximations are thus necessary to extrapolate the strains to recover the whole shape of the needle. This project suggests a truly distributed approach, different to the discrete FBGs technique, which has received little attention up to now for this type of applications. Our first hypothesis is that the precision of the shape tracking can be enhanced by using truly distributed strain sensing (instead of discrete sensing) since approximations are not needed to obtain the shape of the entire needle. This approach is based on optical frequency domain reflectometry (OFDR), which is an interferometric method frequently used to measure the attenuation along fibers. Indeed, OFDR is based on Rayleigh scattering, which is caused by a random distribution of refractive index on a microscopic scale in the fiber core.


identifier: Marcoux, F. (2016). Innovation ouverte en santé : étude de cas d'un centre hospitalier universitaire  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Le système de santé québécois et les services sociaux reliés représentaient près de la moitié du budget du gouvernement québécois en 2015. (Secrétariat du Conseil du trésor du Québec, 2015) La gestion de ses coûts est primordiale pour assurer la balance budgétaire du Québec. Comme toute autre organisation, le système de santé québécois doit gérer son processus d'innovation afin d'améliorer sa productivité. De fait, l'innovation constitue le moteur principal des gains de productivité d'une organisation. (Solow, 1957) Ainsi, l'innovation ouverte a été citée comme mécanisme de gestion pouvant potentiellement permettre à une organisation en santé d'adopter et développer plus rapidement les nouvelles innovations, soit technologiques ou sociales. (Bullinger, Rass, Adamczyk, Moeslein, & Sohn, 2012; Keller, Edenius, & Lindblad, 2013; Osterwalder & Pigneur, 2010; Richard & Davis, 2014. Ainsi, le présent mémoire vise à décrire comment un centre hospitalier universitaire du système de santé québécois met en application l'innovation ouverte. À cette fin, une étude de cas est réalisée sur le CHUSJ via des entrevues semi-structurées avec des professionnels de l'établissement et la récolte de documents pertinents. Cette étude de cas permet d'observer que le CHUSJ maintient des partenariats avec les milieux industriel et universitaire ainsi qu'avec ces patients et d'autres établissements de santé. Ces collaborations peuvent prendre la forme de simple échange de services ou bien d'une collaboration active favorisant l'idéation participative. En termes d'objectifs, l'innovation du CHUSJ n'est pas entièrement attachée à la mission principale du CHUSJ. De fait, certaines unités dotées d'un budget y sont directement reliées alors que d'autres, plus récentes, fonctionnent plutôt par opportunisme.  ABSTRACT: Quebec's health care system represents close to half of the province's budget. (Secrétariat du Conseil du trésor du Québec, 2015) Therefore, its cost management is crucial to ensure Quebec's government can present a balanced budget. Like any other organizations, Quebec's health care system must manage its innovation process. Indeed, new innovations are the root of most productivity gains by organizations. (Solow, 1957) Open innovation has been described as an innovation management tool that could potentially help healthcare organizations adopt and develop new innovations more quickly. (Bullinger et al., 2012; Keller et al., 2013; Osterwalder & Pigneur, 2010; Richard & Davis, 2014) The current project aims to describe how a teaching hospital of Quebec's health care system applies open innovation. In this regard, a study case is realized on CHUSJ through semi-structured interviews with some of the hospital's professionals and the gathering of relevant documents. This study case allows to describe CHUSJ's interactions with companies, academia, patients and other health care establishments. Those collaborations can sometimes take the form of a simple service exchange, but in some cases, also of a deeper collaboration where both parties work closely together to share their thoughts and ideas. In terms of objectives, innovation management at CHUSJ is sometimes decentralized. In fact, recent units develop new projects mostly through opportunism whereas some older units benefit from having an actual budget, thus making them fully integrated in CHUSJ's mission statement.


identifier: Moutassim, A. (2016). Calculs pour la mise à jour de plans de vol  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Nous présentons dans ce mémoire des techniques de calcul pour la mise à jour des plans de vol pour la phase de croisière. Nous déterminons de nouvelles trajectoires en mettant à jour les paramètres de vol. Pour le calcul, nous avons utilisé le modèle BADA proposé par Eurocontrol qui est basé sur l'équation de l'énergie totale. Le calcul du coût total de la trajectoire optimale est basé sur le calcul du coût de chaque arc de cette trajectoire et ne tient pas compte du coût du temps. Le coût du carburant est le seul coût qu'on a considéré dans l'optimisation des trajectoires. La précision du calcul de ces coûts dépend de la qualité des paramètres du modèle BADA. Notre premier objectif pour le calcul de la mise à jour des plans de vol est d'implanter les algorithmes de calcul dans le sens du vol. La précision de ces calculs est comparée avec une autre méthode de calcul qui se fait dans le sens inverse du vol (méthode de calcul à rebours). Dans cette comparaison, nous vérifions que l'altitude est le paramètre le plus important des calculs. Les calculs de la mise à jour des plans de vol doivent être précis et rapides. Nous vérifions ces calculs à l'aide de la discrétisation des équations différentielles de la modélisation présentée. Cette analyse est basée sur le choix de la taille des pas d'intégration et sur le choix des schémas numériques utilisés pour le calcul des coûts des trajectoires. La phase de croisière permet de bien étudier le compromis entre le temps de calcul et la précision des calculs. Parmi les paramètres qui influencent les calculs de la mise à jour des plans de vol, il y a les paramètres liés à la météo. Ils peuvent être obtenus de différentes sources : du modèle atmosphérique ISA (International Standard Atmosphere) ou des fichiers de prévisions météorologiques. La précision de ces données influencent le calcul des trajectoires. Nous analysons les calculs de consommation et les profils des trajectoires pour déterminer les données météo qui permettent d'optimiser la précision des calculs tout en donnant une trajectoire réaliste du point de vue du pilotage et de la gestion du trafic aérien.  ABSTRACT: In this project, we propose techniques for computing flight plan updates for the cruise phase. We determine new flight paths by updating the flight parameters. Our approach is based on the BADA model proposed by Eurocontrol which is based on the total energy equation. The cost of the trajectories is computed using the cost of each arc of the path. The total cost of the optimal path does not include the cost of time. The cost of fuel is the only cost we consider for optimizing trajectories. The accuracy of the cost computations depends on the quality of the parameters of the BADA model. Our forward approach for computing flight plan updates is to implement the algorithms in the direction of the flight. The accuracy of this method is compared with another method which is performed in the opposite direction of the flight (backward calculation method). In this comparison, we verify that the altitude is the most important parameter for these calculations. The computation of a flight plan update is characterized by its accuracy and its execution time. We verify these calculations by discretizing the differential equations of the proposed model. This analysis is based on the choice of the time-step size and on the choice of the numerical methods for the computation of the cost of fuel. The cruise phase allows the study of the compromise between computation time and the accuracy of the computations. Among the parameters that influence flight path update calculations, we denote the parameters related to weather conditions. Weather data can be obtained from different sources : from the ISA atmospheric model (International Standard Atmosphere) or from weather forecast files. The accuracy of the data influence computed trajectories. We analyze fuel consumption calculations and the computed trajectories to determine the weather data that will optimize the accuracy of the calculations and that will give realistic flying trajectories, acceptable to pilots and to air Traffic Management.


identifier: Rahman, M. M. (2016). Calibration of Machine Tools Using on Machine Probing of an Indigenous Artefact  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les centres d'usinage cinq axes avec deux axes rotatifs facilitent la production des pièces complexes grâce à la capacité de positionnement et d'orientation de l'outil par rapport à la pièce en cours d'usinage. Cependant, le centre d'usinage est vulnérable à de nombreuses sources d'erreurs. L'inspection périodique du centre d'usinage est un élément clé pour obtenir la pièce finie souhaitée dans les limites de tolérances. Les méthodes d'inspection existantes nécessitent un personnel qualifié, un montage spécial et un temps additionnel pour installer les équipements. Par conséquent, l'objectif de cette thèse est de surmonter ces contraintes et développer une nouvelle méthode pour estimer les erreurs paramétrique inter- et intra-axes par palpage d'un artefact indigène directement sur le centre d'usinage. Les palpeurs de déclenchement tactile sont utilisés pour mesurer des facettes de la table de la machine-outil. Un modèle mathématique a été développé pour modéliser les erreurs d'installation de la sonde et des artefacts afin d'enlever leurs effets lors du processus d'étalonnage. Le temps d'étalonnage est de 1 heure et 30 minutes. La validation de cet étalonnage est effectuée en comparant l'artefact du modèle estimé avec les mesures du même artefact obtenu par mesurage sur une Machine à Mesurer Tridimensionnelle (MMT). La capacité de prédiction des erreurs volumétriques du modèle est également validée en prédisant la position de la touche du stylet dans le repère de la pièce usinée pour d'autres facettes sondées pour fin de validation seulement, et les comparer avec les données mesurées par MMT. La distance résiduelle maximale entre l'artefact prédit par le modèle et l'artefact estimé par le MMT est 139.50 μm sans aucun paramètre estimé, et 6.92 μm avec 86 inter- et intra-axes paramètres estimés par le modèle. La technique de calibration proposée est appliquée au centre d'usinage intégré avec des tables de formes prismatique et sphérique (Mitsui Seiki HU40T et Huron KX8-five). Un schéma est proposé pour examiner les performances de la machine au cours d'une journée et entre les jours. La qualité du schéma est validée avec les incertitudes des paramètres calibrés venant de la covariance de l'ensemble des résultats de cycles de mesures effectuées pendant des jours consécutifs.  ABSTRACT: Five-axis machine tools with two rotary axes facilitate the production of intricate parts due to the position and orientation capability of the tool with respect to the workpiece but this flexibility also renders the machine tool vulnerable to numerous sources of error. Periodic inspection is the key to obtain finished part within the prescribed tolerance limits. Existing machine tool inspection methods require trained personnel, special setups and additional time to setup the test equipments. Therefore, the aim of this thesis is to overcome these limitations and develop a new method to calibrate inter- and intra-axis error parameters by on-machine probing of an indigenous artefact. A touch trigger probe is used to measure facets on the existing machine tool table. A mathematical model is developed to model the probe and the artefact setup errors and remove their effects from the estimation process. The calibration time is 1 hour and 30 minutes. The validation of the calibration is done by comparing the model estimated artefact with the Coordinate Measuring Machine (CMM) measured artefact. The volumetric error prediction capability of the model is also validated by predicting the stylus tip positions in the last workpiece branch frame (rigidly connected to the machine table frame) for each facet probing and comparing them with the CMM measurements. The maximum residual distance between the model predicted artefact and CMM artefact is 139.50 μm with no parameters estimated and 6.92 μm with 86 inter- and intra-axis parameters estimated. The proposed calibration technique is applied to the machine tools integrated with prismatic and cylindrical shape tables (Mitsui Seiki HU40T & Huron KX8-five). A scheme is proposed to investigate the machine performance throughout a day and between days supported by the uncertainties of the calibrated parameters estimated from the pooled covariance of the repeated measurement cycles performed for consecutive days. The calibration performance is also evaluated by investigating the repeatability of the uncalibrated indigenous artefact probing against artefact probing strategy, rotary axes indexations, parameters' uncertainties and artefact dismount and remount cycle.


identifier: Li, N. (2016). Compressive Sensing and Multichannel Spike Detection for Neuro-Recording Systems  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les interfaces cerveau-machines (ICM) sont de plus en plus importantes dans la recherche biomédicale et ses applications, tels que les tests et analyses médicaux en laboratoire, la cérébrologie et le traitement des dysfonctions neuromusculaires. Les ICM en général et les dispositifs d'enregistrement neuronaux, en particulier, dépendent fortement des méthodes de traitement de signaux utilisées pour fournir aux utilisateurs des renseignements sur l'état de diverses fonctions du cerveau. Les dispositifs d'enregistrement  neuronaux courants intègrent de nombreux canaux parallèles produisant ainsi une énorme quantité de données. Celles-ci sont difficiles à transmettre, peuvent manquer une information précieuse des signaux enregistrés et limitent la capacité de traitement sur puce. Une amélioration de fonctions de traitement du signal est nécessaire pour s'assurer que les dispositifs d'enregistrements neuronaux peuvent faire face à l'augmentation rapide des exigences de taille de données et de précision requise de traitement.  Cette thèse regroupe deux approches principales de traitement du signal - la compression et la réduction de données - pour les dispositifs d'enregistrement neuronaux. Tout d'abord, l'échantillonnage comprimé (AC) pour la compression du signal neuronal a été utilisé. Ceci implique l'usage d'une matrice de mesure déterministe basée sur un partitionnement selon le minimum de la distance Euclidienne ou celle de la distance de Manhattan (MDC). Nous avons comprimé les signaux neuronaux clairsemmés (Sparse) et non-clairsemmés et les avons reconstruit avec une marge d'erreur minimale en utilisant la matrice MDC construite plutôt.  La réduction de données provenant de signaux neuronaux requiert la détection et le classement de potentiels d'actions (PA, ou spikes) lesquelles étaient réalisées en se servant de la méthode d'appariement de formes (templates) avec l'inférence bayésienne (Bayesian inference based template matching - BBTM). Par comparaison avec les méthodes fondées sur l'amplitude, sur le niveau d'énergie ou sur l'appariement de formes, la BBTM a une haute précision de détection, en particulier pour les signaux à faible rapport signal-bruit et peut séparer les potentiels d'actions reçus à partir des différents neurones et qui chevauchent. Ainsi, la BBTM peut automatiquement produire les appariements de formes nécessaires avec une complexité de calculs relativement faible.  ABSTRACT: Brain-Machine Interfaces (BMIs) are increasingly important in biomedical research and health care applications, such as medical laboratory tests and analyses, cerebrology, and complementary treatment of neuromuscular disorders. BMIs, and neural recording devices in particular, rely heavily on signal processing methods to provide users with nformation. Current neural recording devices integrate many parallel channels, which produce a huge amount of data that is difficult to transmit, cannot guarantee the quality of the recorded signals and may limit on-chip signal processing capabilities. An improved signal processing system is needed to ensure that neural recording devices can cope with rapidly increasing data size and accuracy requirements. This thesis focused on two signal processing approaches – signal compression and reduction – for neural recording devices. First, compressed sensing (CS) was employed for neural signal compression, using a minimum Euclidean or Manhattan distance cluster-based (MDC) deterministic sensing matrix. Sparse and non-sparse neural signals were substantially compressed and later reconstructed with minimal error using the built MDC matrix. Neural signal reduction required spike detection and sorting, which was conducted using a Bayesian inference-based template matching (BBTM) method. Compared with amplitude-based, energy-based, and some other template matching methods, BBTM has high detection accuracy, especially for low signal-to-noise ratio signals, and can separate overlapping spikes acquired from different neurons. In addition, BBTM can automatically generate the needed templates with relatively low system complexity. Finally, a digital online adaptive neural signal processing system, including spike detector and CS-based compressor, was designed. Both single and multi-channel solutions were implemented and evaluated. Compared with the signal processing systems in current use, the proposed signal processing system can efficiently compress a large number of sampled data and recover original signals with a small reconstruction error; also it has low power consumption and a small silicon area. The completed prototype shows considerable promise for application in a wide range of neural recording interfaces.


identifier: Bourdel, B. (2016). Gestion de stockage d'énergie thermique d'un arc de chauffe-eaux par une commande à champ moyen  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Dans un contexte actuel de transition énergétique, le smartgrid et la gestion de la charge électrique sont des champs de recherche de plus en plus actifs. Le projet smartDESC dans lequel ce mémoire s'inscrit, s'intéresse plus spécifiquement au contrôle d'appareils électroménagers chauffant (chauffe-eau, chauffe-espace) permettant de moduler la charge domestique. Ainsi, en utilisant la théorie des jeux à champ moyen, le projet smartDESC veut convertir les chauffe-eaux (et éventuellement les chauffe-espace) en des réservoirs d'énergie intelligents. Pour ce faire, un ensemble de "modules" a été développé. Certains permettent la génération d'une commande optimale et son interprétation en champ moyen, d'autres permettent la simulation numérique d'un chauffe-eau, du processus aléatoire de tirage d'eau ou d'un réseau de télécommunications. Durant la maîtrise de recherche, tous ces modules ont été intégrés, testés, interfacés et réglés dans un simulateur commun. Ce simulateur a pour but de réaliser des simulations de réseau électriques complètes allant du fonctionnement individuel de chaque chauffe-eau jusqu'à des considérations plus générales tel que la charge globale électrique. Après l'interfaçage de l'ensemble des modules, un ensemble de simulations ont été réalisées. Ces simulations permettent d'analyser la réponse d'un parc de chauffe-eaux connectés à différents types de contrôle et de situation. Dans un premier temps, les différents modules sont décrits précisément d'un point de vue théorique et pratique. Ensuite, différents types de contrôle sont appliqués à une population uniforme de maisons équipées de chauffe-eaux et de dispositifs de commande. Les résultats de chacun de ces contrôles sont analysés et comparés afin d'en comprendre les points forts et faibles. Enfin, un étude est menée afin d'analyser les capacités de résilience d'un contrôle champ-moyen. Ce rapport tend à montrer la possibilité d'effectuer un contrôle basé sur l'utilisation de la théorie des jeux à champ moyen. Ce contrôle offre une bonne résilience aux imprévus pouvant perturber le réseau. Il est aussi démontré que l'utilisation d'un contrôle champs-moyen pour absorber les variations dues à la production éolienne est possible. Ainsi, en réduisant la variabilité de la charge électrique du secteur résidentiel, le contrôle en champ moyen participe à accroître la stabilité générale du réseau.  ABSTRACT: In today's energy transition, smart grids and electrical load control are very active research fields. This master's thesis is an offshoot of the SmartDesc project which aims at using energy storage capability of electric household appliances, such as water heaters and electric heaters to mitigate the fluctuations of system loads and renewable generation. The smartDESC project aims at demonstrating that the mean field game theory (MFG), as new mathematical theory, can be used to convert and control water heaters (and possibly space heater) into smart thermal capacities. Thus, a set f "modules" has been developed. These modules are used to generate the optimal control and locally interpret it, to simulate the water-heater thermophysics or water draw event, or to virtualize a telecommunication mesh network. The different aspects of the project have been first studied and developed separately. During the course of this master's research, the modules have been integrated, tested, interfaced and tuned in a common simulator. This simulator is designed to make complete electrical network simulations with a multi-scale approach (from individual water heater to global electric load and production). Firstly, the modules are precisely described theoretically and practically. Then, different types of control are applied to an uniform population of houses fitted with water heaters and controllers. The results of these controls are analysed and compared in order to understand their strengths and weaknesses. Finally, a study was conducted to analyse the resilience of a mean field control. This report demonstrates that mean field game theory in coordination with a system level aggregate model based optimization program, is able to effectively control a large population of water heaters to smooth the overall electrical load. This control offers good resilience to unforeseen circumstances that can disrupt the network. It is also demonstrated that a mean field control is able to absorb fluctuations due to Wind power production. Thus, by reducing the variability of the residential sector's electrical charge, the mean field control plays a role in increasing power system stability in the face of high levels of renewable energy penetration. The next stage of smartDESC project is now to set up an intelligent electric water heater prototype. This prototype, in progress since January 2016 at École Polytechnique in Montreal,is aimed at proving concretely the theories developed in the project.


identifier: Martin, T. (2016). Exploration de données spatiales pour l'analyse des victimes routières et du partage de la rue  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les collisions routières représentent un enjeu majeur de santé publique. La conception du réseau routier a une influence importante sur le risque d'accident, à savoir sa probabilité et sa gravité, lors d'un déplacement. D'autres facteurs de risque sont connus depuis longtemps, comme les débits de voitures. Mais la collecte de ces données est difficile à l'échelle d'un réseau entier. L'objectif est de développer une méthode d'analyse des victimes routières pour l'île de Montréal à l'échelle de tous les carrefours et de tous les liens routiers. Plusieurs sources de données sont utilisées : le système de cartographie OpenStreetMap pour la géographie du réseau, les rapports policiers pour les collisions routières et l'enquête Origine-Destination pour les estimations des débits des usagers (automobiles, piétons, cyclistes).  ABSTRACT: Road crashes are a major public health issue. Road design has a significant influence on the risk (probability and severity) of road injuries. Other risk factors have long been known, such as traffic volume but collecting such data at the scale of an entire network is a difficult task. The objective of this research is to develop a method for analysing road injuries across all intersections and road segments on the island of Montreal. Several data sources are used: the OpenStreetMap mapping system for the geography of the network, police reports for traffic collisions and the Origin-Destination household survey for traffic flows (cars, pedestrian and cyclists). Road widths are measured using a GIS file for the entire island of Montreal and validated by comparing with physical measurements carried out in the field (for a subset of intersections).


identifier: Gascon, M. (2016). Étude du comportement de connecteurs de cisaillement dans du béton fibré à ultra-hautes performances pour la construction de poutres mixtes de ponts  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Dans le contexte actuel du réseau routier au Québec, plusieurs ponts devront subir des travaux de réfection, dont le remplacement des dalles ou du tablier complet. Remplacer une dalle de manière conventionnelle, coulée en place, amène d'importants impacts sur la circulation étant donné qu'il faut fermer l'ensemble des voies durant de longues périodes. La préfabrication est une alternative qui permet de diminuer le temps de fermeture des voies vue qu'une grande partie des travaux est réalisée en usine. L'utilisation de systèmes de dalles préfabriquées, comme utilisé aux États-Unis et en Ontario avec des joints en béton fibré à ultra-hautes performances (BFUP), est une alternative considérée par le ministère des Transports du Québec (MTQ) afin d'exploiter les propriétés des nouveaux matériaux. De plus, un système de dalles en BRF et de joints en BFUP permet d'obtenir une durabilité accrue de la structure avec la quasi absence d'entretien ce qui est important au niveau des coûts sur le cycle de vie de l'ouvrage.  ABSTRACT: Throughout the Province of Quebec, several bridges need to be repaired, including replacing concrete the concrete deck or the entire superstructure. Conventional decks are cast on site which involves closing down roads and / or deviating traffic and making detours which causes a lot of problems for road users over long periods of time. Using precast concrete slabs is a good alternative to the above, because the road closing time would be significantly reduced because slabs are fabricated in precast plant instead of on site. The precast slab system is already used in the United States and Ontario with ultra-high performance fibre reinforced concrete (UHPFRC) joints. This is an option considered by the Quebec Ministry of Transportation and it would be a good way to explore the properties of new materials. Steel fibre reinforced concrete slabs and UHPFRC joints would also increase the durability of structures by reducing their maintenance.


identifier: Gagné, M.-È. (2016). Conception parasismique des diagonales et assemblages pour les contreventements en acier avec assemblages boulonnés en cisaillement simple  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: L'utilisation de diagonales de contreventement modérément ductile de type MD en acier permet la réduction des efforts sismiques de conception par le facteur Rd. Pour ces contreventements, la norme CSA S16 prescrit des critères de conception spéciaux pour assurer le comportement ductile des diagonales et exige d'appliquer un calcul par capacité pour les autres composantes du système de reprise des forces latérales (SRFL). Les efforts de conception élevés pour la conception des assemblages et les détails requis pour assurer la rotation inélastique ductile des goussets d'assemblage lors du flambement en compression de la diagonale donnent lieu à des assemblages de grandes dimensions, ce qui diminue le bénéfice économique de la réduction des efforts sismiques par le facteur Rd.  ABSTRACT: The use of moderately ductile (MD) steel diagonal bracing allows the reduction of seismic design efforts by the Rd factor. For this type of bracing, the Canadian Standard of steel structures (CSA S16) prescribes special design criteria to ensure ductile behavior of diagonals and requires applying a capacity design calculation for the other components of the lateral seismic frame. The assemblies and details high design efforts required to ensure the ductile inelastic rotation of the gusset plates during diagonal buckling in compression result in large assemblies reducing the economic benefit of limiting the efforts by the seismic Rd factor. A simple shear bolted assembly is often used for diagonal bracings made of HSS. This assembly transfer plate is offset relatively to the gravity center of the tubular profile which makes the connection between the gusset plate and the diagonal frame.


identifier: Ghorbani, S. (2016). Improving Binary Classifier Performance Through an Informed Sampling Approach and Imputation  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Au cours des deux dernières décennies, des progrès importants dans le domaine de l'apprentissage automatique ont été réalisés grâce à des techniques d'échantillonnage. Relevons par exemple le renforcement (boosting), une technique qui assigne des poids aux observations pour améliorer l'entraînement du modèle, ainsi que la technique d'apprentissage actif qui utilise des données non étiquetées partielles pour décider dynamiquement quels cas sont les plus pertinents à demander à un oracle d'étiqueter. Cette thèse s'inscrit dans ces recherches et présente une nouvelle technique d'échantillonnage qui utilise l'entropie des données pour guider l'échantillonnage, un processus que nous appelons l'échantillonnage informé. L'idée centrale est que la fiabilité de l'estimation des paramètres d'un modèle peut dépendre de l'entropie des variables. Donc, l'adaptation du taux d'échantillonnage de variables basée sur leur entropie peut conduire à de meilleures estimations des paramètres. Dans une série d'articles, nous étudions cette hypothèse pour trois modèles de classification, notamment Régression Logistique (LR), le modèle bayes naïf (NB) et le modèle d'arbre bayes naif (TAN—Tree Augmented Naive Bayes), en prenant une tâche de classification binaire avec une fonction d'erreur 0-1. Les résultats démontrent que l'échantillonnage d'entropie élevée (taux d'échantillonnage plus élevé pour les variables d'entropie élevée) améliore systématiquement les performances de prédiction du classificateur TAN. Toutefois, pour les classificateurs NB et LR, les résultats ne sont pas concluants. Des améliorations sont obtenues pour seulement la moitié des 11 ensembles de données utilisées et souvent les améliorations proviennent de l'échantillonnage à entropie élevée, rarement de l'échantillonnage à entropie faible. Cette première expérience est reproduite dans une deuxième étude, cette fois en utilisant un contexte plus réaliste où l'entropie des variables est inconnue à priori, mais plutôt estimée avec des données initiales et où l'échantillonnage est ajusté à la volée avec les nouvelles estimation de l'entropie. Les résultats démontrent qu'avec l'utilisation d'un ensemble de données initial de 1% du nombre total des exemplaires, qui variait de quelques centaines à environ 1000, les gains obtenus de l'étude précédente persistent pour le modèle TAN avec une amélioration moyenne de 13% dans la réduction l'erreur quadratique. Pour la même taille des semences, des améliorations ont également été obtenues pour le classificateur naïf bayésien par un facteur de 8% de l'entropie faible au lieu d'échantillonnage d'entropie élevée. L'échantillonnage informé implique nécessairement des valeurs manquantes, et de nombreux classificateurs nécessitent soit l'imputation des valeurs manquantes, ou peuvent être améliorés par imputation. Par conséquent, l'imputation et l'échantillonnage informatif sont susceptibles d'être combinés dans la pratique. La question évidente est de savoir si les gains obtenus de chacun sont additifs ou s'ils se rapportent d'une manière plus complexe. Nous étudions dans un premier temps comment les méthodes d'imputation affectent la performance des classificateurs puis si la combinaison de techniques d'imputation avec l'échantillonnage informé apporte des gains qui se cumulent. Le gain de méthodes d'imputation sont d'abord étudiés isolément avec une analyse comparative de la performance de certains nouveaux algorithmes et d'autres algorithmes d'imputation bien connus avec l'objectif de déterminer dans quelle mesure le motif des améliorations est stable dans les classificateurs pour la classification binaire. Ici encore, les résultats montrent que les améliorations obtenues par des techniques d'imputation peuvent varier considérablement par modèle et aussi par taux de valeur manquante. Nous étudions également les améliorations le long d'une autre dimension qui est de savoir si le taux d'échantillonnage par enregistrement est stable ou varie. Des différences mineures, mais statistiquement significatives sont observées dans les résultats, montrant que cette dimension peut également affecter les performances du classificateur. Dans une dernière étude, nous étudions empiriquement si les gains obtenus de l'échantillonnage informé et de l'imputation sont additifs, ou s'ils se combinent d'une manière plus complexe. Les résultats montrent que les gains individuels de l'échantillonnage informé et d'imputation sont du même ordre de grandeur, mais en général, ils ne sont pas une simple somme des améliorations individuelles. Il faut noter aussi que, malgré les résultats encourageants pour certaines combinaisons d'échantillonnage informées et des algorithmes d'imputation, une analyse détaillée des résultats de l'ensemble de données individuelles révèle que ces combinaisons apportent rarement des performances supérieures aux algorithmes d'imputation ou à  l'échantillonnage informé individuellement.  Les résultats de nos études fournissent une démonstration de l'efficacité de l'échantillonnage informé pour améliorer les performances de classification binaire pour le modèle TAN, mais les résultats sont plus mitigés pour NB et LR. En outre, l'échantillonnage à entropie élevée se révèle être le régime le plus bénéfique.  ABSTRACT: In the last two decades or so, some of the substantial advances in machine learning relate to sampling techniques. For example, boosting uses weighted sampling to improve model training, and active learning uses unlabeled data gathered so far to decide what are the most relevant data points to ask an oracle to label. This thesis introduces a novel sampling technique that uses features entropy to guide the sampling, a process we call informed sampling. The central idea is that the reliability of model parameter learning may be more sensitive to variables that have low, or high entropy. Therefore, adapting the sampling rate of variables based on their entropy may lead to better parameter estimates. In a series of papers, we first test this hypothesis for three classifier models, Logistic regression (LR), Naive Bayes (NB), and Tree Augmented Naive Bayes (TAN), and over a binary classification task with a 0-1 loss function. The results show that the high-entropy sampling (higher sampling rate for high entropy variables) systematically improves the prediction performance of the TAN classifier. However, for the NB and LR classifiers, the picture is more blurry. Improvements are obtained for only half of the 11 datasets used, and often the improvements come from high-entropy sampling, seldom from low-entropy sampling. This first experiment is replicated in a second study, this time using a more realistic context where the entropy of variables is unknown a priori, but instead is estimated with seed data and adjusted on the fly. Results showed that using a seed dataset of 1% of the total number of instances, which ranged from a few hundreds to around 1000, the improvements obtained from the former study hold for TAN with an average improvement of 13% in RMSE reduction. For the same seed size improvements were also obtained for the Naive Bayes classifier by a factor of 8% from low instead of high entropy sampling. Also, the pattern of improvements for LR was almost the same as obtained from the former study. Notwithstanding that classifier improvements can be obtained through informed sampling, but that the pattern of improvements varies across the informed sampling approach and the classifier model, we further investigate how the imputation methods affect this pattern. This question is of high importance because informed sampling necessarily implies missing values, and many classifiers either require the imputation of missing values, or can be improved by imputation. Therefore imputation and informative sampling are likely to be combined in practice. The obvious question is whether the gains obtained from each are additive or if they relate in a more complex manner. The gain from imputation methods are first studied in isolation with a comparative analysis of the performance of some new and some well known imputation algorithms, with the objective of determining to which extent the pattern of improvements is stable across classifiers for the binary classification and 0-1 loss function. Here too, results show that patterns of improvement of imputation algorithms can vary substantially per model and also per missing value rate. We also investigate the improvements along a different dimension which is whether the rate of sampling per record is stable or varies. Minor, but statistically significant differences are observed in the results, showing that this dimension can also affect classifier performance. In a final paper, first the levels of improvement from informed sampling are compared with those from a number of imputation techniques. Next, we empirically investigate whether the gains obtained from sampling and imputation are additive, or they combine in a more complex manner. The results show that the individual gains from informed sampling and imputation are within the same range and that combining high-entropy informed sampling with imputation brings significant gains to the classifiers' performance, but generally, not as a simple sum of the individual improvements. It is also noteworthy that despite the encouraging results for some combinations of informed sampling and imputation algorithms, detailed analysis of individual dataset results reveals that these combinations rarely bring classification performance above the top imputation algorithms or informed sampling by themselves. The results of our studies provide evidence of the effectiveness of informed sampling to improve the binary classification performance of the TAN model. Also, high-entropy sampling is shown to be the most preferable scheme to be conducted. This for example, in the context of Computerized Adaptive Testing, can be translated to favoring the highly uncertain questions (items of average difficulty). Variable number of items administered is another factor that should be taken into account when imputation is involved.


identifier: Guay, L.-P. (2016). Évaluation des effets des basses températures sur les ponts isolés sismiquement à l'aide d'isolateurs en élastomère  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les critères de performance des ponts face aux séismes étant de plus en plus sévères, l'isolation sismique est appelée à gagner en popularité. Dans le cas des isolateurs en élastomère, leur comportement peut toutefois être grandement affecté par l'exposition aux basses températures. De plus, la contraction thermique du tablier peut également avoir des effets sur la performance des ponts isolés sismiquement. Au Canada, la concomitance des séismes et des basses températures est une problématique importante. Peu de travaux de recherche ont cependant été menés sur les répercussions du froid sur les ponts isolés sismiquement. Ce mémoire traite des expositions aux basses températures à considérer pour l'analyse des ponts isolés à l'aide d'isolateurs en élastomère au Canada, et évalue les effets des basses températures sur le comportement de ces structures.  ABSTRACT: As bridge performance criteria under the effects of earthquakes are becoming more severe, seismic isolation is expected to gain increased popularity. The behaviour of elactomeric isolators can be severely affected by exposure to low temperatures. In addition, the thermal contraction of bridge decks may also have effects on the performance of seismically isolated bridges. In Canada, the concomitance of earthquakes and low temperatures is a significant problem. Little research has yet been conducted on the impact of low temperature on seismically isolated bridges, especially in Canada. This dissertation discusses exposures to low temperatures to be considered for the analysis of isolated bridges with elastomeric isolators in Canada, and assesses the effects of low temperatures on the behaviour of these structures.


identifier: Lavergne, C. (2016). Modélisation numérique de tunnels de métro dans les massifs rocheux sédimentaires de la région de Montréal  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les formations géologiques de la région de Montréal sont composées de roches sédimentaires. L'approche usuelle de conception basée sur les systèmes de classification des massifs rocheux consiste à supposer le massif comme étant équivalent à un milieu continu homogène isotrope. Or, pour les excavations peu profondes, la stabilité est généralement contrôlée par les structures géologiques, qui à Montréal, sont principalement les plans de litage qui confèrent au massif une forte anisotropie de résistance et de déformabilité. Les objectifs de la recherche ont été de réaliser un modèle numérique qui considère l'anisotropie des roches sédimentaires et de réaliser des analyses paramétriques permettant de mettre en lumière les propriétés mécaniques dominantes ayant une incidence marquée sur les déplacements, les contraintes et les ruptures autour d'excavations de métro sans soutènement. Les données géotechniques utilisées proviennent d'un projet de prolongement du métro de Montréal mises à la disposition de l'auteur pour cette recherche. Les géométries d'excavation analysées sont le tunnel, la station et un garage souterrain composé de trois (3) tunnels parallèles pour des épaisseurs de couvert rocheux entre 4 et 16 m." et "  ABSTRACT: Geological formations of the Montreal area are mostly made of limestones. The usual approach for design is based on rock mass classification systems considering the rock mass as an equivalent continuous and isotropic material. However, for shallow excavations, stability is generally controlled by geological structures, that in Montreal, are bedding plans that give to the rock mass a strong strain and stress anisotropy. Objects of the research are to realize a numerical modeling that considers sedimentary rocks anisotropy and to determine the influence of the design parameters on displacements, stresses and failure around metro unsupported underground excavations. Geotechnical data used for this study comes from a metro extension project and has been made available to the author. The excavation geometries analyzed are the tunnel, the station and a garage consisting of three (3) parallel tunnels for rock covered between 4 and 16 m."


identifier: Tremblay, V. (2016). Comportement en flexion de joints en BFUB entre dalles préfabriquées dans l'axe des poutres  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Au Québec, plusieurs ponts nécessiteront une réparation ou un remplacement dans les prochaines années car la vie utile de ces structures est atteinte. Cette quantité importante de travaux est très dispendieuse pour la société. Il est donc nécessaire de trouver des alternatives moins coûteuses. L'utilisation d'éléments préfabriqués en béton constitue une bonne option car cette méthode est souvent plus économique que l'option d'une coulée en chantier due à la main-d'oeuvre et à la machinerie de chantier plus cher qu'en usine. De plus, l'élément préfabriqué fait en usine élimine les risques d'arrêt des travaux dus à la température extérieure tout en assurant une meilleure qualité. Cette recherche se concentre sur les dalles préfabriquées constituées de plusieurs sections, jointes par du béton fibré à ultra-haute performance (BFUP). Ce nouveau type de béton contient un pourcentage élevé de fibres d'acier qui permet de compenser la faible résistance en traction du béton conventionnel en plus de lui conférer une ductilité exceptionnelle en traction. Les dalles sont aussi constituées d'un béton avec fibres d'acier qui sont toutefois plus longues et en moins grande quantité que celles du BFUP.  ABSTRACT: In Quebec, there are many bridges which would need to be repaired or replaced in the near future. In fact, most of these structures have already achieved there lifespan. The massive construction costs needed to repair the bridges are a burden on society. Less expensive alternatives must be applied. The use of prefabricated concrete elements are usually economical compared to cast-in-place elements like girders, piles and decks because they necessitate less on site labor, which contributes to the majority of the costs. Moreover moving fabrication in factory eliminates the risk of stopping the construction because of the weather constraints and increases the quality of the elements. This research focusses on the deck which is installed on the girders of the bridge by sections. These sections are connected by joints made of ultra-high performance fibre reinforced concrete (UHPFRC). This new type of concrete contains a high percentage of steel fibres which eliminates the brittleness of concrete and allows developing an exceptional tensile ductility. The deck panels are also made of fibre reinforced concrete which contains longer steel fibres in lower quantity.


identifier: McMeekin, K. (2016). Mesure d'hystérésis magnétique volumique de l'acier 4340 en fonction de la température  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Le domaine du chauffage par induction sollicite les propriétés électriques et magnétiques d'une pièce d'acier pour y injecter une puissance par induction électromagnétique, soit des courants de Foucault en surface. Des simulations par la méthode des éléments finis sont couramment employées pour déterminer la distribution de puissance, notamment lorsqu'une géométrie complexe est traitée. Une amélioration de la précision de ces simulations accélère le prototypage du profil de chauffe adapté pour une pièce. En considérant les avancées dans les techniques de calcul numérique, les biais de mesure dans les propriétés magnétiques couramment employées ont un impact considérable sur la précision des résultats. Dans ce mémoire, on propose une méthodologie de mesure des propriétés magnétiques des matériaux magnétiques à haute température. Une approche dite quasistatique à deux bobines est adaptée pour mesurer l'évolution des propriétés jusqu'à la température de Curie, soit une analyse dite «thermomagnétique». Dans la méthode développée, l'analyse recueille une cinquantaine de courbes d'hystérésis distribuées entre 20°C et 850°C en moins de 30 minutes. La rapidité de l'analyse à haute température est cruciale pour éviter toutes transformations de la microstructure de l'acier lors des mesures. On soupçonne que cinq minutes sont suffisantes pour altérer les propriétés magnétiques dans certains cas particulièrement sensibles. De plus, l'usinage de l'échantillon d'acier implique habituellement des techniques qui créent en surface des contraintes mécaniques, de la déformation plastique et de hautes températures. Ces trois phénomènes affectent les propriétés magnétiques. La méthode actuelle emploie des échantillons avec un grand rapport volume/surface pour limiter l'impact des altérations du matériau en surface.Un aspect novateur de ce travail est le développement de bobines adaptées aux hautes températures (900°C) à un faible coût de fabrication. Ce savoir-faire appliqué à l'approche choisie permet, entre autres, une meilleure précision dans la mesure des courbes d'hystérésis.  ABSTRACT: The field of induction heating relies on the electrical and magnetic properties of a material to transfer electromagnetic power inside the work piece by means of eddy currents. With complex geometries, finite element simulations are commonly used to determine the magnetic field distribution, and thus the power distribution. Better predictions of the transferred power accelerate the prototyping scheme used to obtain the optimal heating profile. Considering the advances in numerical techniques, measurement bias in magnetic properties can have a relatively large impact on the precision of the results. In the present work, we propose an approach to magnetic property measurements at high temperature. A two windings quasistatic approach is used to monitor the evolution of the properties up to the Curie temperature, i.e. a thermomagnetic analysis (TMA). The developed setup can acquire approximately 50 hysteresis curves spread between 20°C and 850°C within 20 minutes. This rapid TMA is crucial to avoid any microstructural transformation in the steel over the course of the heating. An exposure of five minutes to high temperatures is suspected to be enough to alter the magnetic properties in some sensitive steels. Furthermore, the sample's machining, prior to the measurements, most often implies cutting techniques that create residual stress, plastic deformation and high temperatures. These three phenomenon can alter the microstructure and therefore permanently change the initial material's magnetic properties. The chosen magnetic measurement method favours samples with a large volume to surface ratio to reduce the impact of material alteration at the surfaces. A contribution of this work is the development of a high temperature winding (900°C) at low cost. This expertise applied to our method can increase the precision in the magnetic measurement of hysteresis curves by allowing the windings to be part of the sample and therefore inside the oven. This enables the use of closed samples (toroids) with a diameter of approximately 5 cm and a 5 mm cross-section diameters, which is impractical with traditional windings.


identifier: Larose, M. (2016). Optimisation d'analyses de grenat almandin réalisées au microscope électronique à balayage  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: La microsonde de Castaing est couramment considérée comme l'instrument d'analyse de référence pour l'obtention de données précises et représentatives de la composition chimique de minéraux retrouvés à l'intérieur de roches. Ce mémoire présente un protocole analytique utilisant le microscope électronique à balayage (MEB) équipé d'un détecteur EDS Si(Li) (JEOL JSM-840A) pour l'imagerie, l'analyse chimique quantitative et la réalisation de cartes rayons X de compositions sur des grenat almandin retrouvés à l'intérieur de schistes pélitiques provenant de la Cordillère Canadienne. Les résultats sont ensuite comparés à ceux obtenus sur les mêmes échantillons à l'aide de la microsonde équipée de cinq détecteurs WDS (JEOL JXA-8900). En imagerie, les signaux en électrons secondaires et rétrodiffusés ont été utilisés afin d'obtenir des images présentant respectivement, des contrastes topographiques et chimiques des échantillons. Le MEB permet l'obtention d'images à une résolution supérieure à celle de la microsonde à fortes valeurs de grossissement. Cependant, cette dernière est généralement comparable au MEB lors de l'acquisition d'images pour des grains de taille millimétrique nécessitant l'usage de faibles grossissements. L'optimisation des images pour ces deux signaux révèle que l'optimum n'est pas limité à une combinaison unique de valeurs de paramètres opérationnels et que différentes combinaisons peuvent offrir un contraste tout aussi optimal. L'optimisation des paramètres opérationnels pour la réalisation d'analyses chimiques quantitatives a permis l'obtention de résultats avec une précision similaire et montrant une bonne concordance avec ceux obtenus à la microsonde. L'optimisation des paramètres opérationnels pour l'obtention de cartes rayons X a été effectuée dans le but de maximiser l'intensité récupérée par pixel tout en tentant de faire respecter le critère de résolution spatiale afin d'obtenir des cartes de composition qualitative qui soit représentative de la variation de composition observée à l'intérieur du grain. Malgré le non-respect du critère de résolution spatiale par une densité de pixels inadéquate, ainsi que les corrections nécessaires pour retirer l'effet d'ombrage et le bruit de fond, les cartes de compositions obtenues au MEB présentent un contraste d'intensité similaire à celui observé sur les cartes réalisées à la microsonde, et ce même pour des concentrations aussi faibles que 0,5%. L'utilisation d'un microscope électronique à balayage équipé d'un détecteur EDS Si(Li) jumelé à un protocole d'analyse rigoureux permet donc l'obtention de résultats quantitatifs et qualitatifs similaires à ceux obtenus à la microsonde pour les trois domaines d'applications considérés." et "  ABSTRACT: The electron microprobe (EMP) is considered as the golden standard for the collection of precise and representative chemical composition of minerals in rocks, but data of similar quality should be obtainable with a scanning electron microscope (SEM). This thesis presents an analytical protocol aimed at optimizing operational parameters of an SEM paired with an EDS Si(Li) X-ray detector (JEOL JSM-840A) for the imaging, quantitative chemical analysis and compositional X-ray maps of almandine garnet found in pelitic schists from the Canadian Cordillera. Results are then compared to those obtained for the same samples on a JEOL JXA 8900 EMP. For imaging purposes, the secondary electrons and backscattered electrons signals have been used to obtain topographic and chemical contrast of the samples, respectively. The SEM allows the acquisition of images with higher resolution than the EMP when working at high magnifications. However, for millimetric size minerals requiring very low magnifications, the EMP can usually match the imaging capabilities of an SEM. When optimizing images for both signals, the optimal operational parameters to show similar contrasts are not restricted to a unique combination of values. Optimization of operational parameters for quantitative chemical analysis resulted in analytical data with a similar precision and showing good correlation to that obtained with an EMP. Optimization of operational parameters for compositional X-ray maps aimed at maximizing the collected intensity within a pixel as well as complying with the spatial resolution criterion in order to obtain a qualitative compositional map representative of the chemical variation within the grain. Even though various corrections were needed, such as the shadow effect and the background noise removal, as well as the impossibility to meet the spatial resolution criterion because of the limited pixel density available on the SEM, the compositional X-ray maps show a good correlation with those obtained with the EMP, even for concentrations as low as 0,5%. When paired with a rigorous analytical protocol, the use of an SEM equipped with an EDS Si (Li) X-ray detector allows the collection of qualitative and quantitative results similar to those obtained with an EMP for all three of the applications considered."


identifier: Toussaint, R. (2016). Influences des caractéristiques physico-chimiques de résidus miniers sulfureux sur leur réactivité à l'oxygène  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: L'activité minière est la source de nombreux enjeux environnementaux. La production de drainage minier acide (DMA) constitue une de ces préoccupations et elle représente un axe de recherche important pour divers projets d'ingénierie. Les résidus miniers sulfureux produisant du DMA sont au coeur de ce mémoire. Leur réactivité est principalement causée par le contact entre les minéraux sulfureux, l'eau et l'oxygène de l'air. Les méthodes de prévention ciblent l'une de ces trois composantes. Il est important de bien connaître les caractéristiques minéralogiques, géotechniques et hydrogéologiques de ces rejets de concentrateur pour mieux planifier l'application des méthodes de contrôle préconisées. Le taux de réaction des résidus est étudié ici puisqu'il affecte directement le flux d'oxygène consommé par les matériaux sulfureux et la quantité d'acide produite. Évaluer ce paramètre est essentiel à la mise en place des techniques de prévention basées sur des études géochimiques. L'étude présentée dans ce mémoire vise à évaluer l'influence des principales caractéristiques physico-chimiques des résidus miniers sur leur réactivité à l'oxygène. Pour cela, une étude expérimentale a été menée sur des résidus provenant de deux sites miniers situés en Abitibi (Goldex et Manitou). Des mélanges entre ces résidus ont aussi été préparés, afin d'obtenir des séries d'échantillons présentant une variation systématique d'un seul paramètre à la fois, sur la base des caractéristiques granulométriques, minéralogiques et hydrogéologiques. Des essais granulométriques, hydrogéologiques et minéralogiques ont été réalisés sur chaque série de mélanges. Les valeurs du coefficient de diffusion De et du taux de réaction à l'oxygène Kr ont été mesurées en laboratoire. Ces résultats d'essais sont interprétés à l'aide de codes numériques, sur la base des lois de Fick afin d'estimer les valeurs de De et Kr. Ces valeurs expérimentales sont ensuite comparées à des valeurs prédites à partir de modèles analytiques. Les résultats pour les valeurs de De sont satisfaisants. Ceux pour la valeur du coefficient Kr mettent en évidence une surestimation du modèle prédictif. Une correction du modèle est proposée par l'ajustement de la valeur de réactivité intrinsèque, qui semble varier d'un résidu à l'autre." et "  ABSTRACT: Mining activity can be the source of various environmental concerns. In this regard, acid mine drainage (AMD) is one of the most important issues. Many researchers have worked on this subject to help improve our understanding. Special attention has been paid to the behavior of sulfidic tailings producing AMD. Such tailings can react in an oxidative system in the presence of water. Different techniques have been developed to deal with AMD, including prevention methods aimed at limiting the availability of one of the reagents (water, air, or sulfide minerals). Planning for prevention or management methods requires the knowledge of mineralogical, geotechnical and hydrogeological characteristics of the tailings. The oxidative reactivity is a particularly important aspect to assess AMD. The determination of the corresponding properties is essential for the analysis of control methods that required geochemical investigations. This Master thesis aims at an improving our understanding of the relationship between the oxidative reactivity of sulfidic tailings and their physico-chemical properties. Tailings from the Manitou and Goldex mine sites have been used in this research project. Different samples were combined to produce tailings mixtures. Each series was prepared to isolate the effect of one parameter in order to study its influence on tailings reactivity. Grain size distribution, hydrogeological and mineralogical parameters were determined for each mixture series. The effective diffusion coefficient (De) and reaction rate coefficient (Kr) were also measured using specific testing procedures. The results from these tests were back-analyzed using numerical simulations to obtain the values of De and Kr by solving Fick's laws. The experimental values are compared with those given by predictive models. The results are very good for De, but those obtained for Kr indicate that the predictive equation often tends to overestimate the measured value. A correction of this model is suggested by modifying the intrinsic reactivity parameter used in the predictive equation."


identifier: Tremblay, J.-P. (2016). Validation matérielle d'une architecture générique de réseaux avioniques basée sur une gestion modulaire de la redondance  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les systèmes avioniques ne cessent d'évoluer depuis l'apparition des technologies numériques au tournant des années 60. Après le passage par plusieurs paradigmes de développement, ces systèmes suivent maintenant l'approche « Integrated Modular Avionics » (IMA) depuis le début des années 2000. Contrairement aux méthodes antérieures, cette approche est basée sur une conception modulaire, un partage de ressources génériques entre plusieurs systèmes et l'utilisation plus poussée de bus multiplexés. La plupart des concepts utilisés par l'architecture IMA, bien que déjà connus dans le domaine de l'informatique distribuée, constituent un changement marqué par rapport aux modèles antérieurs dans le monde avionique. Ceux-ci viennent s'ajouter aux contraintes importantes de l'avionique classique telles que le déterminisme, le temps réel, la certification et les cibles élevées de fiabilité. L'adoption de l'approche IMA a déclenché une révision de plusieurs aspects de la conception, de la certification et de l'implémentation d'un système IMA afin d'en tirer profit. Cette révision, ralentie par les contraintes avioniques, est toujours en cours, et offre encore l'opportunité de développement de nouveaux outils, méthodes et modèles à tous les niveaux du processus d'implémentation d‟un système IMA. Dans un contexte de proposition et de validation d'une nouvelle architecture IMA pour un réseau générique de capteurs à bord d‟un avion, nous avons identifié quelques aspects des différentes approches traditionnelles pour la réalisation de ce type d‟architecture pouvant être améliorés. Afin de remédier à certaines des différentes lacunes identifiées, nous avons proposé une approche de validation basée sur une plateforme matérielle reconfigurable ainsi qu'une nouvelle approche de gestion de la redondance pour l'atteinte des cibles de fiabilité. Contrairement aux outils statiques plus limités satisfaisant les besoins pour la conception d'une architecture fédérée, notre approche de validation est spécifiquement développée de manière à faciliter la conception d'une architecture IMA. Dans le cadre de cette thèse, trois axes principaux de contributions originales se sont dégagés des travaux exécutés suivant les différents objectifs de recherche énoncés précédemment. Le premier axe se situe au niveau de la proposition d'une architecture hiérarchique de réseau de capteurs s'appuyant sur le modèle de base de la norme IEEE 1451. Cette norme facilite l'intégration de capteurs et actuateurs intelligents à tout système de commande par des interfaces normalisées et génériques.  ABSTRACT: Since the emergence of digital technologies in the 1960s, avionics has evolved very rapidly. To reflect the technological evolution, several design approaches have been followed up to the Integrated Modular Avionics (IMA) introduced in the late 1990s. Unlike previous approaches, IMA is based on modular conception, generic resources sharing between several previously independent systems and further use of multiplexed busses. While the major aspects used in the IMA architecture is already known in other fields such as distributed computing, they represent a fundamental change in regards to traditional approaches for avionics. These new concepts are added to the existing constraints of classic avionic such as determinism, real time application, certification and stringent reliability targets. Several aspects of the design, certification and implementation of an IMA system must be revised in order to maximize its benefice. The adoption of the IMA thus requires the development of new approaches, models and tools at each level of the implementation process of an IMA system. In a context of proposition and validation of a new IMA architecture for a generic sensor network, we have identified several key aspects of the traditional approaches that could be enhanced for a better compatibility with the IMA approach. In order to overcome these identified deficiencies, we have proposed a global validation approach based on a reconfigurable material platform combined with a new approach to redundancy management required to reach the reliability targets. Unlike the static tools devised for the previous federated design approach, our approach was specifically devised to ease the design process under the IMA architecture. Within the context of this thesis, three primary areas of original contributions have been identified from our work done within the objectives of project AVIO 402. The first contribution resides in the proposition of a hierarchical architecture for a sensor network base on the reference model of the IEEE 1451 standard.


identifier: Grenon, J.-D. (2016). Système de mesure des propriétés thermoélectriques appliqué au phosphore noir  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Ce mémoire traite d'un projet visant à concevoir un système de mesure des coefficients thermoélectriques du phosphore noir : la conductivité électrique, la conductivité thermique et le coefficient Seebeck. Une grande partie est dédiée à l'explication de la provenance et des implications des coefficients thermoélectriques, au développement du formalisme de l'équation de transport thermoélectrique et à la comparaison entre les différentes méthodes de mesure de conductivité thermique. Le montage détaillé dans ce document utilise une combinaison de la méthode 3!, une méthode électrique qui exploite la variation de la résistivité du matériau avec la température pour en estimer le taux de diffusion de chaleur qui permet de mesurer les conductivités, et d'un montage standard pour évaluer le coefficient Seebeck du phosphore noir. La fonctionnalité de l'ensemble du système a été validé sur un fil de nickel et utilisé pour caractériser un échantillon de phosphore noir. Le spécimen analysé par ce système présente une conductivité électrique de 69 S/m, une conductivité thermique de 10.6 W/(K·m) et un coefficient Seebeck de 250 μV/K, ce qui est cohérent avec les valeurs retrouvées dans la littérature. Ce document aborde également l'impact d'un dopage en régime non dégénéré sur le phosphore noir et admet qu'un poly-cristal dopé p pourrait atteindre un coefficient ZT de 0.015 à 300 K, qui demeure en-deçà de la valeur ZT � 1 nécessaire pour avoir des dispositifs utiles. La conception du montage physique et du protocole de mesure ouvre une voie vers l'optimisation de l'efficacité thermoélectrique du phosphore noir par dopage ionique, en plus de pouvoir servir de point de départ pour des recherches avancées sur le caractère magnétothermoélectrique du phosphore noir, dont la théorie prédit une expression intéressante.  ABSTRACT: This dissertation treats of a project consisting in measuring the thermoelectric properties of black phosphorus : the electrical conductivity, the thermal conductivity and the Seebeck coefficient. An important part explains the physical considerations of thermoelectric transport, develops its mathematical formalism and compares few methods of thermal conductivity measurements. The setup explained in this document consists of a combination of the 3! method, an electrical method that exploits the variation of resistivity of a material with temperature to approximate its heat diffusion rate and extract the conductivity properties,and a standard setup to evaluate the Seebeck coefficient of black phosphorus. The system was validated on a nickel wire and used to characterize a sample of black phosphorus. The specimen analyzed by this system has an electrical conductivity of 69 S/m, a thermal conductivity of 10.6 W/(K·m) and a Seebeck coefficient of 250 μV/K, which are coherent with values found in litterature. This document also deals with the impact of doping on the thermoelectric coefficients in the non degenerate limit and results of numerical computation predicts a maximal ZT coefficient of 0.015 with an appropriate p doping, which is below the value of ZT � 1 necessary to have useful devices. The physical system and its measurement protocol opens a way towards the optimization of the thermoelectric efficiency of black phosphorus by ionic doping, as well as being a starting point to more advanced research on some interesting magneto-thermoelectrical properties of black phosphorus predicted by theory.


identifier: Zhu, L. (2016). Measurement of Load-Induced Electrical Potentials at the Surface of the Knee  [Thèse de doctorat, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: L'arthrose (OA), la maladie chronique la plus répandue chez les personnes âgées, est l'une des principales causes d'invalidité dans notre société avec une incidence qui s'accroit dans le monde entier. L'arthrose résulte de la détérioration ou de la perte du cartilage articulaire qui agit comme un coussin de protection entre les os. Comme l'incidence de l'arthrose est en progression constante, il y a un besoin urgent de techniques d'évaluation non invasives pouvant être efficaces avant le début de la dégradation irréversible du cartilage. Les techniques actuelles d'évaluation comprennent l'évaluation clinique, l'arthroscopie et les modalités d'imagerie telles que les rayons X, l'imagerie par résonance magnétique (IRM) et la tomographie par ordinateur (CT). Bien que ces techniques soient couramment utilisées pour le diagnostic de l'arthrose en évaluant la formation d'ostéophytes, le pincement articulaire et les lésions osseuses, aucune d'elles ne peut détecter les changements précoces dus à l'arthrose du genou. La nécessité d'une évaluation précoce et précise de l'intégrité du cartilage a incité de nombreux chercheurs à explorer une variété de techniques. Par exemple, la transduction électromécanique du cartilage, connu sous le nom de « potentiels d'écoulement », est un indice sensible de l'intégrité du cartilage articulaire qui a été validé par de nombreuses expériences in vitro. Le mécanisme sous-jacent est associé à la séparation des charges négatives fixes et des contre-ions mobiles dans la phase liquide du cartilage durant sa compression. Un instrument arthroscopique (Arthro-BST) a ainsi été conçu pour mesurer les potentiels d'écoulement directement sur la surface du cartilage articulaire comprimé pour en évaluer la qualité lors d'une intervention chirurgicale. Une approche similaire, mais non invasive, a ensuite été développée pour mesurer les potentiels apparaissant à la surface du genou pendant son chargement et reflétant les potentiels d'écoulement sous-jacents. Cette technique est appelée électroarthrographie (EAG). La mise en charge du cartilage consiste simplement, pour un sujet debout, à déplacer son poids sur la jambe instrumentée. Même si les premières mesures de l'EAG étaient reproductibles, une certaine variabilité des signaux EAG enregistrés chez le même sujet a été observée, ce qui peut entraver son application comme outil de diagnostic de l'arthrose. Le but de notre étude était donc d'étudier la nature de la variabilité des signaux EAG afin de contribuer à l'élaboration de meilleures techniques de mesure.  ABSTRACT: Osteoarthritis (OA), the most prevalent chronic progressive disease of the elderly, is one of the leading causes of disability in our society with increasing incidence throughout the world. OA results from the deterioration or loss of articular cartilage acting as protective cushion between the bones. As the incidence of OA is on a continuous increase, there is an urgent need for noninvasive assessment techniques that can be effective before the onset of irreversible degradation. Current technologies to assess the joint function include clinical evaluation, arthroscopy and imaging techniques such as X-ray, magnetic resonance imaging (MRI) and computed tomography (CT). Although these techniques are widely used to assist the diagnosis of OA by evaluating osteophyte formation, joint space narrowing and bone damage, none of them can show osteoarthritic changes of the knee until the later OA stages. The need for an early and accurate evaluation of the integrity of cartilage has prompted many investigators to explore a variety of techniques. For example, the electromechanical transduction of cartilage, known as streaming potentials, is a sensitive index of the integrity of articular cartilage that has been validated by many in-vitro experiments. The underlying mechanism is associated with the separation of fixed negative charges and mobile counterions in the liquid phase of the cartilage under compression. A hand-held arthroscopic instrument (Arthro-BST) has thus been designed to measure the electrical potentials directly over compressed articular cartilage to assess its quality. A non-invasive approach, electroarthrography (EAG) was later developed to measure the electrical potentials appearing on the surface of knee during loading and reflecting the underlying streaming potentials. Mechanical loading simply consisted of shifting the body weight of the erect subject to the instrumented leg. Even though the first EAG measurements were repeatable, variability in the EAG signals recorded in the same subject was observed, which can hamper its application as a diagnostic tool for OA. The aim of our study was thus to investigate the nature of the variability of the EAG signals and to contribute to the development of better measurement techniques. The first objective of this study was to investigate how the contraction of certain leg muscles in supine subjects affects the contact force of the knee joint and, in turn, the EAG values. Voluntary isometric muscle contractions were repeatedly conducted to selectively activate four leg muscle groups while six subjects were lying on their back. Two EAG signals were recorded on both


identifier: Sahi, A. (2016). Validation expérimentale d'un modèle de sélection optimale des liants dans la fabrication des remblais miniers cimentés  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: "RESUMÉ : L'industrie minière génère des revenus vitaux pour l'économie de plusieurs pays dans le monde et particulièrement au Canada. Cette industrie qui ne cesse de croître au cours de ces dernières années, génère également une grande quantité de rejets solides tels que les roches stériles et les rejets de concentrateur (résidus miniers) qui peuvent être parfois potentiellement polluants (drainage minier acide DMA ou drainage neutre contaminé DNC). Les résidus miniers nécessitent donc une gestion à long terme appropriée. Le retour des résidus sous terre sous forme de remblai en pâte cimenté (RPC) permet de réduire leur impact environnemental potentiel et fourni un matériel qui améliore à la fois la stabilité des terrains et les retombées économiques de l'exploitation minière. Le remblai en pâte cimenté est donc un mélange de résidus miniers avec de l'eau d'appoint et d'un agent liant lui permettant d'atteindre une résistance en compression uniaxiale (UCS) visée. Le liant peut être soit seulement du ciment portland GU ou composé d'un ciment GU avec des ajouts minéraux (ex. laitier de hauts fourneaux ou slag, cendres volantes ou fly ash, et d'autres réactifs pouzzolaniques). En général, la résistance des remblais augmente avec l'augmentation de la proportion de liant. Toutefois, le coût du remblayage minier représente 10% à 20% du coût total de l'exploitation d'une mine souterraine et dont 80% de ce coût représente celui du liant. Une des options intéressantes pour réduire les coûts d'opération de remblayage est la substitution partielle du ciment portland par les ajouts minéraux ou des sous-produits industriels comme liants alternatifs. Récemment, des paramètres physico-chimiques des agents liants dans les RPCs ont été proposés, à savoir le module hydraulique (Hmb), le facteur de réactivité relative (Rf) et l'indice d'hydratation relative (Ha). L'indice d'hydratation relative, qui combine le module hydraulique et le facteur de réactivité relative, permet de quantifier l'activité hydraulique du liant utilisé. Ces paramètres peuvent être utilisés pour aider à la formulation rationnelle des agents liants dans les remblais en se basant sur les concepts de « liant de référence » et de réactivité correspondant à ce liant de référence." et "  ABSTRACT: Mining industry generates vital income to the economy of many countries around the world and particularly in Canada. This industry continues to grow in recent years but also generates a large amount of solid waste such as waste rock and mill tailings which are sometimes potentially polluting (acid mine drainage DMA or contaminated neutral drainage CND). Tailings therefore require appropriate long-term management. The return of mill tailings underground as cemented paste backfill (CPB) reduces their potential environmental impact and provides a material that improves both ground stability and the economic benefits of mining. Cemented paste backfill is therefore a mixture of tailings with mixing water and a binding agent that can develop a prescribed uniaxial compressive strength (UCS). The binder may be either general use Portland cement GU or a blend of GU cement with supplementary cementing materials (e.g. blast furnace slag, fly ash, natural pozzolan or other alternative binders). In general, the backfill strength increases with the increase in the binder proportion. However, the cost of mine backfilling is 10% to 20% of the total operating cost of an underground mine and 80% of this cost is that of the binder. One of the interesting options to reduce backfilling operation costs is the partial replacement of Portland cement by supplementary cementing materials (SCM) or industrial by-products as alternative binders. Recently, some physicochemical parameters for binding agents to be used in RPCs have been proposed, namely the hydraulic modulus (Hmb), the relative reactivity factor (Rf) and the relative hydration index (Ha). The relative hydration index is combining the hydraulic modulus and the relative reactivity factor and quantifies the hydraulic activity of the binder used. These parameters can be used to help a rational formulation of binders in backfill based on the concepts of "reference binder" and responsiveness corresponding to the reference binder."


identifier: Piaget, D. (2016). Comparaison de la qualité des simulations d'écoulements visqueux turbulents sur différents maillages d'hexaèdres  [Mémoire de maîtrise, École Polytechnique de Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les travaux de ce mémoire traitent de la génération des maillages et des solutions numériques Reynold-Average Navier-Stokes (RANS) pour des écoulements visqueux turbulents dans des composantes de turbines hydrauliques. Nous allons nous attarder sur la technique de génération de maillage qui génère des maillages appellé des Maillages Cartésiens avec Couches structurées à la Paroi (MCCP). Ces types de maillage sont composés principalement d'éléments hexaédriques. L'utilisation de cette technique pour obtenir des solutions RANS pour des composantes de turbines hydrauliques est peu répandue. La majorité des solutions RANS pour des écoulements dans des composantes de turbines hydrauliques sont obtenues aujourd'hui avec des Maillages Multi-Blocs Structurés (MMBS). Les travaux de ce mémoire vont nous permettre de savoir si des solutions RANS exactes peuvent être obtenues en utilisant des maillages MCCP. Nous allons utiliser une méthodologie pour évaluer la qualité des solutions RANS obtenues avec des maillages MCCP en les comparant aux solutions obtenues avec des maillages MMBS. Comme point de départ, nous avons choisi quatre cas pour tester cette technique de génération de maillage. Les choix des quatre cas ont été faits en fonction de données déjà disponibles tels des résultats expérimentaux et numériques. Les premiers trois cas tests sont similaires, avec certaines variations, au niveau des géométries d'entrée, de sorties et aux conditions imposées à l'entrée et à la sortie. Les solutions numériques pour les trois premiers cas sont très sensibles aux conditions limites imposées aux parois. Les conditions limites sont influencées par l'épaisseur et la qualité des couches visqueuses. Le quatrième cas est un cas plus complexe, qui possède écoulement principal et des écoulements secondaires. Cette géométrie plus réaliste va nous permettre de tester les algorithmes qui sont responsables de créer les couches visqueuses aux surfaces. Le premier aspect de ce mémoire traite des maillages générés avec les trois générateurs de maillage suivants : snappyHexMesh, Hexpress Hybrid et cfMesh. Pour les trois premiers cas, nous avons utilisé les trois générateurs. Pour le Cas 4, seulement deux générateurs ont été utilisés. On n'a pas utilisé le mailleur snappyHexMesh pour le Cas 4, car il fut incapable de générer des couches visqueuses de qualité. Pour chaque générateur, les maillages seront comparés entre eux pour ressortir les aspects importants de chaque mailleur. Certaines mesures de qualité seront calculées pour les maillages obtenus. Les mesures de qualité des maillages seront illustrées et comparées entre elles. Cette analyse nous permettra de mieux comprendre le fonctionnement des algorithmes pour les différents générateurs de maillage.  ABSTRACT: This master thesis addresses mesh generation techniques and Reynold-Average Navier-Stokes (RANS) solutions applied to internal visqeous flows in hybraulic machinery components. We will focus on mesh generation techniques known as Cartesian Meshes with Structured Layers a the Wall (CMSW). This types of meshes are composed primeraly of hexaedral elements. RANS solutions for hydraulic turbines components are rarely computed with this type of mesh. Most RANS solutions are computed today with Multi-Blocs Structured Meshes (MMSM). The methodology developped in this master thesis will permit us to validate if CMSW can be used to computed acurrate RANS solutions as compared to those solutions obtained with MMSM. As a starting point, we have chosen four cases to test this mesh generation technique. The choices for the four cases were based on readaly available numerical RANS solutions and experimental data. Except for some small variations in the inlet geometries, outlet geometries and initial conditions at the inlet the first three cases are very similar. The initial conditions are highly influenced by the quality and thickness of the viscous layers. The most complex case is the forth case, which involves a principale and secondary flow fields. This geometry is the most complex among all four geometries. The last geometry will permit us to test more thoroughly the algorithms that are responsable for the creation of the viscous layers. The first aspect of this master thesis work we will study the meshes that were generated with the three main mesh generators: snappyHexMesh, Hexpress Hybrid and cfMesh. All three mesh generators were used for the first three cases. Only two mesh generators were used for the fourth case. All the generated meshes will be compared between them in order to study the important features of each mesh generator. Certain quality mesures will be calculated on the generated meshes. The mesh quality mesures will be compared between them. This analysis will permit us to better understand the algorithms for the different mesh generators. The four geometries will permit us to better examine different aspects of all three mesh generators, such as capturing the geometry frontiers. This will permit us to show the differences between the algorithms of all three mesh generators The second aspects of this master thesis is to analyse the RANS solutions obtained with the differents meshes. The first three cases are simples geometries, but are very sensitive to the imposed initial conditions at the walls. We will be studying how sensitive the RANS solutions are to the different meshes. The RANS solutions will be compared with existant numerical solutions and experimental data.