identifier: Echternach-Jaubert, M. (2020). Processus de gestion des litiges dans l'industrie de la construction  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les projets de construction deviennent de plus en plus complexes et leurs modes de réalisation sont variables. Pour un contrat de type Ingénierie, Approvisionnement et Gestion de la construction, la collaboration entre les différents acteurs est essentielle dès le début du projet pour planifier les différentes échéances afin de prendre en compte toutes les contraintes. Le travail en amont permet de diminuer l'apparition de problèmes pouvant entrainer des réclamations. Tant que la confiance et le dialogue sont présents, les différends peuvent se régler à l'amiable, mais si le dialogue est rompu, les phases de négociation prennent fin. La solution est alors de passer à des méthodes alternatives de règlements des différends faisant intervenir une personne tierce extérieure jouant le rôle de médiateur. Si finalement aucune entente n'est trouvée, le dernier moyen est de passer par la voie judiciaire comprenant l'arbitrage et le litige. Pour pouvoir gérer un litige, il est important d'avoir une personne-ressource ayant du recul sur le projet. Certaines entreprises font appel à des firmes expertes dès le début du projet pour gérer les réclamations au besoin, d'autres y font appel seulement lorsque la réclamation apparaît. Dans les deux cas, une personne ressource-litige doit être capable de suivre l'avancement du litige et d'anticiper les étapes suivantes. Ce projet de recherche s'inscrit dans le cadre de l'amélioration de la gestion des litiges. L'état de l'art révèle un nombre important de travaux écrits sur la gestion des réclamations, s'accordant sur six phases principales. Néanmoins, un seul article propose un processus complet de gestion des réclamations pour le domaine de la chaîne d'approvisionnement et aucun article n'aborde le passage au litige. Les observations faites auprès d'une entreprise partenaire révèlent aussi la non-existence de processus permettant de gérer un litige. L'objectif principal de ce projet est ainsi de développer un processus de gestion des litiges pour l'industrie de la construction au Québec visant à guider les futurs gestionnaires de projet litige, qu'ils soient du côté de la demande ou de la défense. Pour y arriver, la méthodologie Design Research Methodology a été employée. Elle nous a tout d'abord permis de confirmer la problématique soulevée par la revue de littérature en la confrontant à une analyse de l'existant réalisée chez un partenaire industriel. Sans un processus structurant la gestion du litige, les gestionnaires de projet ne sont pas en mesure d'avoir une vision globale de la procédure. Cette méthodologie mixte, jumelant des études empiriques et des approches scientifiques, nous a permis par la suite de développer et de valider un processus de gestion des litiges. Le processus a été élaboré à partir des données disponibles issues d'un projet de litige du partenaire industriel et des retours d'expériences d'un gestionnaire de projet et d'avocats internes de la firme. Le processus conçu lie l'équipe litige, les avocats externes et les experts qui collaborent pour construire un dossier de défense. Ce processus, décomposé en dix phases, contient des séquences d'activités, des ressources, des documents intrants et extrants et des livrables. Finalement, ce modèle a été validé par une succession d'audits avec des avocats et un expert d'une entreprise spécialisée en gestion des différends. Cette validation s'est faite à partir de leurs propres retours d'expériences puisqu'aucun processus cartographié des litiges n'existe ni dans l'industrie ni dans la littérature scientifique. L'évaluation du processus par des indicateurs de standardisation a permis de définir de bonne base pour établir la standardisation du processus, mais aussi sa généralisation puisqu'il est utilisé par l'entreprise experte pour différent type de projet et de contrat dans l'industrie de la construction. Grâce à ce processus, les gestionnaires de projet pourront superviser les litiges, ce qui pourrait permettre de réduire le temps et donc les coûts associés.  ABSTRACT: Construction projects are becoming more and more complex and various contractual strategies may be employed. For an Engineering, Procurement and Construction Management contract, collaboration between the different actors is essential from the very beginning of the project to plan the different deadlines in order to take into account all the constraints. Working upstream reduces the occurrence of problems that could lead to claims. As long as trust and dialogue are present, disputes can be settled by mutual agreement, but if dialogue is cut off, the negotiation phases are over. The solution is then to move to alternative dispute resolution methods involving an outside third-party mediator. If, in spite of this, no agreement is reached, the last option is to proceed to legal proceedings including arbitration and litigation. To be able to manage a dispute, it is important to have a resource person who has some objectivity on the project. Some companies call upon expert firms at the beginning of the project to manage claims as needed while others call upon them only when the claim arises. In both cases, a litigation resource person must be able to follow the progress of the dispute and anticipate the next steps. This research project is part of the improvement of litigation management. The diagnosis of the state of the art reveals a significant number of written works on claims management, agreeing on six main phases. However, only one article proposes a complete claims management process for the supply chain domain and not a single article addresses the transition to litigation. Observations made in a partner company also reveal a lack of processes for handling litigation. The main objective of this project is to develop a litigation management process for the construction industry in Quebec to guide future litigation project managers, whether they are on the plaintiff's or defendant's side of the claim. The Design Research Methodology was employed to conduct this research. This approach first confirmed the problem raised by the literature review by confronting it with an analysis of the existing situation at an industrial partner. Without a process structuring the management of the litigation, project managers are not able to have an overall view of the procedure. Second, our mixed methodology, combining empirical studies and scientific approaches, allowed us to develop and validate a litigation management process. The development of the process was based on available data from the industrial partner's litigation project and feedback from a project manager and the firm's in-house lawyers. The process designed links the litigation team, outside lawyers and experts collaborating to build a defence case. The process, which is divided into ten phases, contains sequences of activities, resources, input and output documents and deliverables. Finally, the proposed model was validated by a succession of audits with lawyers and an expert from a company specialized in dispute management. This validation was based on their feedback since no mapped litigation process exists either in this industry or in the scientific literature. The evaluation of the process by means of standardization indicators provided a good basis for establishing the standardization of the process, but also its generalization since it is used by the expert company for different types of projects and contracts in the construction industry. With this process, litigation managers will be able to oversee litigation, which could reduce the time and therefore the associated costs.


identifier: Laliberté-Riverin, S. (2020). Développement de nouvelles méthodes de mesure du seuil de fragilisation par hydrogène sur l'AISI 4340 électroplaqué  [Thèse de doctorat, Polytechnique Montréal].

type:
Mémoire ou thèse
NonPeerReviewed

abstract: RÉSUMÉ: La fragilisation par l'hydrogène est un phénomène multifactoriel qui a des conséquences néfastes dans de nombreuses industries, et sa prévention peut se révéler coûteuse. Ce phénomène affecte notamment les pièces en acier à haute résistance utilisées dans le milieu aéronautique, lorsque celles-ci sont électroplaquées. Lors de ce procédé, l'hydrogène est codéposé à la surface de la pièce et est absorbé par celle-ci. Il peut alors se transporter par diffusion, être piégé dans la microstructure et éventuellement causer la fragilisation par l'hydrogène. La présente thèse s'intéresse à la fragilisation par l'hydrogène causée par les placages de cadmium et de chrome sur l'acier de type AISI 4340. La stratégie de contrôle de la fragilisation actuellement utilisée dans l'industrie repose sur des essais mécaniques réalisés sur des pièces témoins qui sont périodiquement plaquées dans les conditions de production. Cette approche est assez sensible pour détecter la fragilisation par l'hydrogène, mais est potentiellement trop conservatrice, non quantitative et surtout très coûteuse en temps. Les recherches décrites dans cette thèse s'inscrivent dans un projet CRIAQ de collaboration entre l'industrie et le milieu académique. Ce projet vise à développer de nouvelles méthodes non destructives pour détecter l'hydrogène, ce qui permettrait de développer de nouvelles stratégies de contrôle de la fragilisation. À l'intérieur du projet CRIAQ, les livrables industriels de la présente thèse sont de fournir aux partenaires académiques des échantillons fragilisés à différents degrés. Pour que les méthodes non destructives soient calibrées adéquatement, le niveau de fragilisation doit être quantifié le plus précisément possible. Ainsi, l'objectif académique du projet est de développer de nouvelles stratégies pour quantifier les effets mécaniques de la fragilisation par l'hydrogène d'aciers à haute résistance plaqués dans des conditions industrielles. La revue de littérature a permis de montrer que peu d'études traitent de la répartition de l'hydrogène entre le placage et le substrat d'acier. De plus, les données sur la diffusion, le piégeage et la solubilité de l'hydrogène dans les métaux plaqués sont rares ou inexistantes, ce qui rend difficile la simulation numérique de la désorption de l'hydrogène après le placage. Ainsi, les profils de concentration d'hydrogène à la suite de conditions de placage industrielles sont mal connus. Il en découle que les normes industrielles sont basées sur de l'information incomplète. Par exemple, la même durée de recuit est spécifiée pour tous les types d'aciers à haute résistance. Il a toutefois été démontré dans la littérature que certains aciers nécessitaient des périodes de dégazage plus longues à cause des pièges d'hydrogène présents dans sa microstructure. De plus, les normes industrielles spécifient un délai maximal de 4 h entre le placage et le recuit, alors que peu de justifications existent pour une telle exigence. Enfin, les méthodes actuelles pour mesurer quantitativement le degré de fragilisation reposent principalement sur la mesure du seuil d'intensité de contraintes pour la propagation des fissures sous-critiques, ou seuil de fragilisation. La validité de ces méthodes dépend d'un profil de concentration constant, ce qui n'est pas le cas pour des conditions industrielles. Le premier objectif spécifique du projet était de développer des méthodes robustes et versatiles pour quantifier la fragilisation par l'hydrogène dans des conditions industrielles. Pour atteindre cet objectif, deux méthodes différentes ont été développées pour mesurer le seuil de fragilisation. La première consiste à appliquer sur des éprouvettes C(T) plaquées et préfissurées un plan de chargement incrémental par paliers. Avec la seconde méthode, le seuil est estimé à partir des facteurs d'intensité de contraintes associés à chacune des zones intergranulaires, calculés à la suite de mesure par fractographie. Les deux méthodes ont permis de mesurer des seuils réalistes en fonction des conditions de placage. Les deux méthodes ont chacune leurs avantages. La première est plus robuste, puisque son calcul est affecté de moins de sources d'erreur ; la seconde est plus versatile, puisqu'elle peut être appliquée à n'importe quelle géométrie et qu'elle permet d'estimer le seuil à partir de faciès de rupture déjà existants. Le second objectif spécifique consistait à étudier l'effet du délai entre le placage et le recuit. Avec la méthode de chargement par paliers, un seuil de fragilisation de 60,3MPam0,5 a été mesuré sur des éprouvettes recuites après un délai de 100 h, alors que celles recuites immédiatement avaient un seuil de 62,5MPam0,5. Le seuil mesuré sur des éprouvettes recuites après 100 h est significativement inférieur à la ténacité du matériau (63,8MPam0,5). Par contre, l'absence d'autres indices de fragilisation et la présence d'un biais dans la comparaison des valeurs de seuils et de ténacité rendent non concluante cette différence. Ainsi, il n'a pas été démontré que le délai entre le placage et le recuit avait un impact sur la fragilisation. Finalement, le troisième objectif visait à explorer l'usage de mesures de désorption thermique et d'outils de simulation numérique pour caractériser l'état et la distribution de l'hydrogène en fonction de la géométrie et des paramètres de placage et de recuit. La simulation numérique, avec comme intrants les résultats de l'analyse de désorption thermique, a permis de quantifier l'impact de la distance de diffusion sur la fragilisation par l'hydrogène. Elle a aussi permis d'illustrer qualitativement les effets de barrière de diffusion et de source d'hydrogène du placage de chrome. L'utilisation du modèle numérique a permis de mieux comprendre les phénomènes de répartition et de désorption de l'hydrogène dans des pièces plaquées. L'extrapolation des résultats obtenus dans la présente thèse à des pièces réelles est limitée par (i) la différence de longueur de diffusion entre la source d'hydrogène, en l'occurrence le placage, et la zone d'amorce des fissures ; (ii) un effet d'échelle causé par l'influence de la taille de la pièce sur le ratio surface/volume, qui fait diminuer la concentration moyenne dans une pièce en fonction du volume ; et (iii) l'état des contraintes, qui diffère entre une pièce entaillée, une pièce fissurée et une pièce réelle. La poursuite de nouveaux plans expérimentaux utilisant les deux méthodes développées pour calculer le seuil de fragilisation, avec l'apport de la simulation numérique, pourra contribuer à augmenter la compréhension des phénomènes de fragilisation par l'hydrogène et à réduire leur prévalence dans l'industrie. De tels efforts seraient encore plus profitables avec l'apport de méthodes non destructives de localisation de l'hydrogène et des essais sur des géométries se rapprochant davantage des pièces réelles.  ABSTRACT: Hydrogen embrittlement if a multifaceted phenomenon which affects many types of industries and whose prevention can be costly. In particular, hydrogen embrittlement affects electroplated, high-strength steel parts in the aerospace industry. During electroplating, hydrogen is codeposited at the surface of the part and is partly absorbed in the steel lattice. After absorption, hydrogen can be transported by diffusion, be trapped in the microstructural defects and eventually cause hydrogen embrittlement. This thesis studies the effects of hydrogen embrittlement on cadmium- and chromium-plated AISI 4340 steel. The hydrogen embrittlement mitigation strategy currently in place in the industry relies on mechanical tests which are performed on control samples that are plated in production plating conditions. This approach is sensitive enough to detect embrittlement, but is potentially too conservative. Moreover, the results are not quantitative and the test is lengthy. The current research was conducted within a CRIAQ industrial-academic collaborative project. The goal of the CRIAQ project was to develop new, non-destructive methods to detect hydrogen, in order to devise new strategies for mitigating hydrogen embrittlement. The deliverables of the current thesis within the CRIAQ project were to deliver to academic partners different sets of samples that were embrittled in various levels of severity. To calibrate adequately the non-destructive methods, the embrittlement severity had to be quantified as accurately as possible. Therefore, the main academic objective of the current thesis is to develop new strategies to quantify the mechanical effects of hydrogen embrittlement of high-strength steel electroplated in industrial conditions. The literature review reported few studies on the repartition of hydrogen between the plating and the substrate. Moreover, data on diffusion, trapping and solubility of hydrogen in plating metals are scarce or nonexistent. Therefore numerical simulation of hydrogen degassing after plating can only be of limited precision. Consequently, the hydrogen concentration profiles in parts plated in industrial conditions are not well characterized, which results in industrial standards being based on incomplete information. For example, the same post-plating bake duration is specified for all high-strength steels, even if it was shown in the literature that some steels needed to be exposed to longer baking times due to their particular hydrogen trapping characteristics. In addition, while the industrial standards specify a maximum delay of 4 h between plating and baking, few justifications exist for such a requirement. Finally, the existing methods for assessing quantitatively the level of embrittlement rely mostly on measuring the stress intensity threshold for the onset of subcritical cracking, or hydrogen embrittlement threshold. The applicability of those methods, however, depends on the hypothesis that the hydrogen is evenly distributed in the part, which is not the case in general for industrial plating conditions. The first specific objective of the project was to develop robust and versatile methods to quantify the severity of hydrogen embrittlement in industrial plating conditions. To complete this objective, two new methods for measuring the hydrogen embrittlement threshold were developed. The first method consists in loading plated and pre-cracked C(T) samples with an incremental step-loading method. In the second method, the embrittlement threshold is estimated with the input of fractography from the calculation of the stress intensity factor associated with each intergranular zone. Both methods enabled the calculation of hydrogen embrittlement thresholds that were realistic in view of the plating conditions. Each of the two methods has its advantages: the first one is more robust and is affected by fewer sources of uncertainty, while the second is more versatile, since it can be applied on any geometry and used retroactively on existing fracture surfaces. The second specific objective was to study the effect of the delay between plating and baking on hydrogen embrittlement. With the incremental step loading method, a hydrogen embrittlement threshold of 60.3MPam0.5 was measured on samples baked after 100 h, whereas the samples baked immediately had a threshold of 62.5MPam0.5. The threshold of the samples baked after 100 h was significantly lower than the material fracture toughness (63.8MPam0.5). However, this difference was deemed inconclusive because of the absence of other indications of embrittlement and the presence of a bias in comparing fracture toughness and embrittlement threshold values. Therefore it could not be demonstrated that the delay between plating and baking had an impact on hydrogen embrittlement. Finally, the third objective was to explore how thermal desorption spectroscopy measurements and numerical simulation could characterize the state and distribution of hydrogen, considering the sample geometry and plating and baking parameters. Thermal desorption spectroscopy results were used as an input in numerical simulation. The impact of the diffusion distance on hydrogen embrittlement was quantified and the diffusion barrier and hydrogen source effects of chromium plating were explained qualitatively. Numerical analysis enabled a better understanding of hydrogen repartition and desorption in electroplated parts. The extrapolation of the results of the present thesis to industrial parts is limited by: (i) the difference in the distance between the hydrogen source, in this case the plating, and the fracture initiation zone; (ii) a scale factor caused by the different ratios between the plated surface and the volume; this effect causes the average hydrogen concentration to decrease with increasing sample volume; and (iii) the state of stress, which is different between a notched sample, a cracked sample and a real part. Significant contributions to understanding and mitigating hydrogen embrittlement in industrial conditions can be accomplished with new research plans using the experimental and numerical methods developed in this thesis. Such efforts would be even more rewarding with the input of non-destructive methods of locating hydrogen and mechanical tests on geometries resembling more real aerospace parts.


identifier: Balboul, A. (2020). Points de trace rapides et efficaces par injection adaptative de sauts en x86  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Le traçage est une technique efficace pour analyser la performance des systèmes complexes et parallèles. Il permet d'enregistrer les évènements du programme client dans une trace lorsqu'ils sont déclenchés par des points de trace. Dans les systèmes à fils d'exécution multiples, les évènements peuvent être déclenchés simultanément et apparaissent donc dans un ordre indéfini. Un point de trace avec un grand surcoût d'exécution peut changer l'ordre dans lequel les évènements apparaissent dans la trace. En conséquence, de grands problèmes de performance peuvent être masqués dans la trace. La plupart des techniques d'instrumentation existantes, soit sont trop intrusives pour le programme client (l'arrêtent complètement pour insérer l'instrumentation), soit ajoutent un grand surcoût d'exécution. Dans ce mémoire, nous présentons un point de trace rapide en x86 nommé NOProbe. Il utilise différentes stratégies d'instrumentation rapide dans le but d'augmenter l'efficacité. Pour l'une de ces stratégies, nous exploitons les rembourrages de NOP insérés par les compilateurs pour optimiser l'alignement du code. Pour exploiter le maximum possible de rembourrages sans affecter la performance, deux algorithmes sont proposés. Le premier est un algorithme glouton qui met l'accent sur la performance, ce qui le rend un choix intéressant pour l'instrumentation en lot. Le deuxième est localement optimal et sacrifie un peu de performance pour plus d'optimalité. Pour limiter l'intrusion durant l'insertion du point de trace. Un algorithme de modification de code simultané et adapté à l'espace utilisateur, nommé Lock and Load, a été présenté. Sans arrêter le programme client et durant l'exécution, NOProbe se sert de l'algorithme Lock and Load pour insérer dynamiquement l'instrumentation. L'algorithme peut modifier le code d'un bloc de base tout entier. D'abord, la première instruction du bloc est remplacée par une instruction d'interruption logicielle pour le verrouiller. Ensuite, les fils d'exécution à l'intérieur sont redirigés en dehors du bloc avant de le modifier. Finalement, avant de déverrouiller la zone modifiée, tous les coeurs des CPU qui roulent les fils d'exécution du processus client sont sérialisés. Notre solution offre un surcoût d'exécution très bas. Le coût d'insertion est 6 fois moins important que celui de Uprobe lorsque le nombre de fils d'exécution du programme instrumenté est inférieur à 16. Il est beaucoup moins important comparé a Dyninst. Malgré le fait que le coût d'insertion ne s'adapte pas bien au nombre de fils d'exécution dans le pire cas, notre technique surpasse en moyenne les autres techniques d'insertion dynamique.  ABSTRACT: Tracing is an effective technique to analyze the performance of complex multi-thread programs. A program trace consists of a series of events written by probes. The performance of a probe insertion and execution is very important for analyzing high-performance online systems. Existing techniques are either limited in scope, too intrusive or costly in overhead, limiting their applicability in many cases. We introduce a new instrumentation technique for the x86 architecture, named NOProbe (NOP Probe), that exploits several complementary strategies in order to achieve a higher success rate in insertion of fast jump based probes at different locations in a binary. For one of these strategies, we exploit NOP-paddings inserted by compilers to optimize the code alignment. To achieve this goal, two new algorithms are introduced to assign paddings to probes. One is greedy and emphasizes performance, while the other attempts to locally optimize the assignation of paddings to probes in a function. We also propose an improved algorithm (Lock and Load) used by NOProbe to dynamically insert probes on the fly. The algorithm can patch a whole basic block by locking it with a trap instruction before redirecting the thread out of it. Next, the basic block is patched and the cores are serialized before unlocking it. The experimental results demonstrate that our approach not only achieves a higher success rate for fast probes insertion and maintains a very low execution overhead, but outperforms competing techniques.


identifier: Cano, L. (2020). Game-Theoretic Frameworks for the Techno-Economic Aspects of Infrastructure Sharing in Current and Future Mobile Networks  [Thèse de doctorat, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Le phénomène de partage d'infrastructure dans les réseaux mobiles a prévalu au cours des deux dernières décennies. Il a pris de l'ampleur en particulier pendant les deux dernières migrations technologiques, à savoir de la 2G à la 3G et de la 3G à la 4G et il sera encore plus crucial à très court terme avec l'avènement de la 5G. En permettant aux Opérateurs de Réseaux Mobiles (ORM) de faire face à la demande croissante des utilisateurs et à la baisse des revenus. Il n'est pas rare non plus que le partage d'infrastructure s'accompagne du partage du spectre, une ressource essentielle et de plus en plus rare pour les réseaux mobiles. Dans ce milieu, la communauté des chercheurs, parmis d'autres, a étudié les multiples aspects techniques du partage d'infrastructure parfois associés au partage du spectre. Entre autres, ces aspects techniques comprennent l'évaluation des performances en termes de métriques de réseau, de gestion de ressources et d'habilitateurs et d'architectures adaptées. Les aspects économiques ont également été abordés, mais généralement en se concentrant étroitement sur l'estimation des économies de coûts des dfférentes alternatives de partage d'infrastructure. Cependant, lorsqu'on considère le problème du partage d'infrastructure, et le cas échéant aussi du partage du spectre du point de vue d'un ORM, qui est une entité intéressée à maximiser le profit, il est important d'évaluer non seulement la réduction des coûts de cette infrastructure, et le cas échéant aussi le partage du spectre, mais aussi leur impact sur les performances du réseau et par conséquent sur les revenus de l'ORM. De ce point de vue, la viabilité du partage d'infrastructure ne doit pas être prise pour acquise ; afin d'étudier le problème stratégique d'un ORM concluant un accord de partage avec un ou plusieurs autres ORM, les aspects techniques et économiques doivent être pris en compte. Cette étude constitue le premier objectif de ce projet de recherche doctorale. Plus précisément, nous avons considéré plusieurs variantes résultant de deux cas où chaque variante a été abordée par un modèle mathématique approprié. Ces variantes répondent à un scénario 4G commun dans lequel il existe un ensemble de ORM avec des parts de marché données qui coexistent dans une zone géographique urbaine dense ; chaque ORM doit décider s'il faut déployer une couche de petites cellules dans la zone et, le cas échéant, s'il doit le faire lui-même ou en concluant un accord de partage en créant un réseau partagé avec certains, ou la totalité, des autres ORM, auquel cas une coalition est créée. Une caractéristique commune importante de ces variantes est le modèle de tarification de l'utilisateur défini comme une fonction linéaire du taux moyen perçu par l'utilisateur en fonction de la coalition dont fait partie l'ORM de l'utilisateur.  ABSTRACT: The phenomenon of infrastructure sharing in mobile networks has been prevalent over the last two decades. It has gathered momentum especially during the last two technology migrations, i.e., from 2G to 3G and from 3G to 4G and it will be even more crucial with the advent of 5G. The key rationale behind such phenomenon is cost reduction as a means for Mobile Network Operators (MNOs) to deal with an increasing user demand but declining revenues. It is also not unusual for infrastructure sharing to go hand in hand with sharing of spectrum, an essential and increasingly scarce resource for mobile networks. In this milieu, the research community (but not only) has addressed multiple technical aspects of infrastructure sharing sometimes combined with spectrum sharing. Among others, such technical aspects include performance evaluation in terms of network metrics, resource management and enablers and adapted architectures. Economic aspects have been addressed as well, but usually with a narrow focus on estimating the cost savings of the di˙erent infrastructure sharing alternatives. However, from the perspective of an MNO, which is a self-interested, profit-maximizing entity, it is important to assess not only the cost reduction that infrastructure sharing, and when applicable, also spectrum sharing bring about, but also their impact on the network performance and consequently on the MNO's revenues. From this perspective, the viability of infrastructure sharing should not be taken for granted; in order to study the strategic problem of an MNO entering a sharing agreement with one or multiple other MNOs, both technical and economic aspects should be taken into account – such study has been the first objective of this doctoral research project. We have specifically considered multiple variants arising from two cases where each variant has been tackled by an appropriate mathematical model. These variants address a common 4G scenario in which there is a set of MNOs with given market shares that coexist in a given dense urban geographical area; each MNO has to decide whether to deploy a layer of small cells in the area and if so, whether to do that by itself or by entering a sharing agreement, i.e., building a shared network with a subset or all other MNOs (in which case a coalition is created). One key common feature of these variants is the user pricing model which is defined as a linear function of the average rate perceived by the user depending on the coalition joined by the user's MNO; such pricing model allows us to capture the impact that infrastructure sharing, and, when applicable, also spectrum sharing have on the MNO's revenues through a network performance metric. In turn, the two key outcomes of the models tackling these variants are the set of coalitions and the number of small cells they deploy.


identifier: Vosough Tehrani, M. (2020). Integration of Differential Privacy Mechanism to Map-Reduce Platform for Preserving Privacy in Cloud Environments  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Le cloud computing peut être désigné comme utilisant les capacités de ressources matérielles et logicielles basées sur Internet; C'est la tendance de la dernière décennie dans le monde numérique d'aujourd'hui, de plus en plus rapide. Cela a changé le monde qui nous entoure. L'utilisation du cloud est devenue une norme et les utilisateurs transfèrent leurs données vers le cloud à mesure que les données grossissent et qu'il est nécessaire d'accéder aux données à partir de nombreux appareils. Des tonnes de données sont créées chaque jour et toutes les organisations, des instituts scientifiques aux entreprises industrielles, ont pour objectif d'analyser les données et d'en extraire les schémas afin d'améliorer leurs services ou à d'autres fins. Dans l'intervalle, les sociétés d'analyse de données utilisent les informations de millions de personnes et il est de plus en plus nécessaire de garantir la protection de leurs données. Des techniques d'ingénierie sociale aux attaques techniques malveillantes, les données risquent toujours de fuir et nous devrions proposer des solutions pour protéger les données des individus. Dans cette thèse, nous présentons «Parmanix», une plateforme de protection de la confidentialité pour l'analyse de données. Il est basé sur le système MapReduce et fournit des garanties de confidentialité pour les données sensibles dans les calculs distribués sur des données sensibles. Sur cette plate-forme, les fournisseurs de données définissent la politique de sécurité de leurs données. Le fournisseur de calcul peut écrire du code Mapper non approuvé et utiliser l'un des réducteurs de confiance déjà définis dans Parmanix. Comme le système garantit une surcharge acceptable, il n'y aura aucune fuite de données individuelles lors des calculs de la plate-forme.  ABSTRACT: Cloud computing can be referred to as using the capabilities of hardware and software resources that are based on the Internet; It is the trend of the past decade growing among today's digital world at a fast pace. It has changed the world around us. Using the cloud has become a norm and people are moving their data to the cloud since data is getting bigger and there is the need to access the data from many devices. Tones of data are creating every day and all the organizations, from science institutes to industrial companies aim to analyze the data and extract the patterns within them to improve their services or for other purposes. In between, information of millions of people is getting used by data analytic companies and there is an increasing need to guarantee the protection of their data. From social engineering techniques to malicious technical attacks, the data is always at the risk of leakage and we should propose solutions to keep an individual's data protected. In this thesis, we present “Parmanix”, a privacy preserve module for data analytics. It is based on the MapReduce system and provides privacy guarantees for sensitive data in distributed computations on sensitive data. With this module, data providers define the security policy for their data, and computation provider can write untrusted Mapper code and use one of the trusted Reducers that we have already defined within Parmanix. As system guarantees with an acceptable amount of overhead, there would be no leakage of individual's data through the platform computations.


identifier: Song, Y. X. (2020). Integrated Cannabinoid Extraction-Purification Process by Nonionic Surfactant  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: D'ici 2025, l'industrie canadienne du cannabis générera jusqu'à la moitié de ses revenus sous forme de produits infusés. Cannabis L. Sativa produit deux molécules d'intérêt pharmacologiques:�9-tétrahydrocannabinol (THC) et cannabidiol (CBD). Extraire ces cannabinoïdes de manière efficace et rentable est particulièrement pertinent sachant qu'ils représentent moins de 3% du poids sec de la plante. Présentement, les extraits sont obtenus soit par CO2 supercritique, une méthode à haute pression et coût élève, ou par macération à l'éthanol qui requière une purification intensive. Une alternative rentable et écologique consiste en l'utilisation de surfactants non ioniques en phase aqueuse. À température ambiante, les cannabinoïdes sont peu dans l'eau (2.8 g L−1 pour le THC). Le tensioactif dissout les cannabinoïdes lipidiques présents en surface de la plante. De plus, ces surfactants possèdent une propriété unique, une température du point trouble (CPT). En atteignant le CPT, la solution se sépare en une fraction riche en eau et une fraction riche en surfactants. Ce dernier entraîne avec lui les composés hydrophobes et peut donc être exploité pour concentrer l'extrait.  ABSTRACT: Over the next five years, the 5-billion-dollar Canadian Cannabis industry is expected to generate up half of its revenues from cannabis infused products. Cannabis L. Sativa's produces two molecules of interest: �9- tetrahydrocannabinol (THC) and cannabidiol (CBD). A costeffective extraction of these cannabinoids is of relevance considering that they account for less than 3% of the plant's dry weight. Currently, extracts are derived from either supercritical CO2 extraction, a high-pressure and high-cost process, or ethanolic maceration which is purification intensive. Aqueous mixtures of nonionic surfactants offer an alternative and more sustainable solvent. At ambient temperature, cannabinoids dissolve poorly in water (2.8 g L−1 for THC). The surfactant helps solubilize these lipid present on the plant's surface. Moreover, it possesses a unique property: the cloud point temperature (CPT). Upon reaching this temperature, the solution segregates into two moieties: a water-rich and a surfactantrich phase. The latter entrains hydrophobic compounds and can be exploited to substantially concentrate the cannabinoids.


identifier: Bastide, R. (2020). Comportement de joints de chevauchement en BFUP pour la construction de culées préfabriquées  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: La construction d'un pont est un projet de grande ampleur nécessitant un équilibre délicat entre les principales contraintes que sont la sécurité, la fonctionnalité, les coûts initiaux et la durabilité et ayant des impacts majeurs sur les sociétés. Dans ce contexte la Construction Accélérée de Ponts (CAP) est un nouvel ensemble de technologies se développant pour réduire les délais de construction avec des coûts réduits et des ouvrages plus durables. Cette méthode repose sur la préfabrication des différents éléments constitutifs de l'ouvrage pour ensuite seulement les assembler sur le chantier. Elle nécessite donc le développement de nouveaux critères pour la conception de ces éléments préfabriqués et la conception des connexions entre ces éléments.  ABSTRACT: Bridge construction is a large-scale project requiring a delicate balance between the main constraints of safety, functionality, initial costs and sustainability, with major impacts on societies. In this context, Accelerated Bridge Construction (ABC) is a new set of technologies being developed to reduce construction time with lower costs and more durable structures. This method is based on the prefabrication of the various components of the structure that are only assembled on site. It therefore requires the development of new design criteria for those prefabricated elements and for the connections between these elements. This research project focuses on the development of prefabricated abutments in the Quebec context. This region has potential high seismic risk, particularly for abutment-type structures, and the bridge construction standard prohibits the use of joints at the base of abutments for seismic construction. However, several studies carried out at Polytechnique Montréal have shown the potential of using UHPFRC, a material with interesting tensile characteristics that is still little used in onstruction, in lap joints for seismic rehabilitation or even in the design of connections between piers and foundations. This project objective will therefore be to propose a preliminary design of a prefabricated abutment and then to study in more detail the connection with a lap joint made of UHPFRC


identifier: Naert, P. (2020). Vérification dynamique ciblée et interactive de programmes grâce à une architecture modulaire  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Le cycle de développement d'une application contient plusieurs phases, de l'écriture au soutien technique suivant la publication. Une phase particulièrement importante est la vérification du programme. Il s'agit de vérifier que le programme produit répond à la spécification au sens large, c'est à dire qu'il présente le comportement prévu sans bogue, quel que soit le scénario et les entrées présentées. De nombreux outils sont disponibles pour assister l'utilisateur dans cette tâche. Parmi ceux-ci, on trouve les outils de vérification formelle qui permettent de modéliser le déroulement d'un programme et d'en prouver mathématiquement la validité. Les analyses statiques peinent cependant à vérifier des programmes complexes, et une autre famille d'outils est souvent nécessaire. Ce sont les outils dynamiques, qui vérifient l'intégrité du programme pendant son exécution. Dans ce domaine, on trouve surtout des outils spécialisés et efficaces, mais peu flexibles. En effet, en l'absence d'une structure commune, beaucoup d'outils réécrivent intégralement toutes les fonctionnalités de base, et ce coût de développement fait qu'ils se limitent souvent aux fonctionnalités strictement nécessaires. Peu d'outils proposent ainsi une instrumentation dynamique ou une interface graphique.  ABSTRACT: The development cycle of an application covers multiple different stages, from code writing to technical support. One crucial phase is program verification and debugging. During this stage, the developers need to make sure that the program they deliver corresponds to both its explicit and implicit specification, meaning that it has to behave correctly and without any bug whatever input is given to it. Multiple tools exist to assist the developers. Among them, formal verification is a method which proves mathematically the validity of a program by modeling its behavior. However, this type of static analysis struggle to analyse properly complex programs, and developers often also rely on dynamic tools, which check the integrity of a running program. A large number of specialized tools exist in that domain, but they often go for a lean approach, with little flexibility and adaptability. This is partly due to the lack of a common framework for high performance runtime verification tools. Most tools have to reprogram every functionality from the ground up, which means they often limit their scope to what is strictly necessary to reduce development costs. Features such as dynamic instrumentation or even a graphical user interface are seldom available. As part of this research project, we propose a solution to this problem, taking example on the recent development in integrated development environments. The goal is to provide modularity in order to share underlying features as much as possible. This removes the need for rewriting those basic features and enables developers to focus on more advanced tasks, which in turn produces better verification tools.


identifier: Shademani, M. (2020). CFD-DEM Hybrid Modelling of Multiphase Gravity-Driven Granular Flows  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les matériaux granulaires se trouvent dans de nombreux processus industriels, les sciences naturelles et notre vie quotidienne. La prédiction du comportement complexe des écoulements granulaires est cruciale pour une conception plus efficace, valide et fiable dans de nombreux problèmes d'ingénierie.   En outre, les écoulements granulaires entraînés par l'effet de gravité sous forme de coulées de débris, glissements de terrain, et les avalanches pourraient entraîner des conséquences dévastatrices en raison de leur longue distance parcourue, de leur vitesse d'écoulement élevée et de leur mouvement massif.  Compte tenu de ces derniers, la prédiction du comportement et du mécanisme des écoulements granulaires devient nécessaire et d'une importance cruciale.  ABSTRACT: Granular materials are ubiquitous in many industrial processes, the natural sciences, and our everyday life. Prediction of the complex behavior of the granular flow is crucial for a more efficient, effective, and reliable design in many engineering problems. Furthermore, gravity-driven granular flows in forms of debris flows, landslides, and avalanches could lead to devastating consequences due to their long runout distance, their high flow velocity and their massive movement. Considering these devastating consequences, prediction of the behavior and mechanism of granular flows become necessary and of crucial importance.


identifier: Grenouilleau, F. (2020). Méthodes exactes et approchées pour le problème de planification des soins à domicile  [Thèse de doctorat, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: De par le vieillissement de la population ainsi que le souhait des patients de rester le plus longtemps possible chez eux, auprès de leur famille, la dernière décennie a vu émerger la démocratisation des soins à domicile. Ces services peuvent prendre différentes formes telles que des soins infirmiers (piqûres, changement de pansement), de l'aide à la personne (pour prendre un bain, pour manger) ou encore du soutien psychologique. Au-delà du confort de vie qu'ils permettent chez les patients, ces soins à domicile donnent aussi la possibilité aux gouvernements de réduire le flux de patient dans les hôpitaux, de décentraliser les décisions de soins et de réduire le coût de prise en charge des patients. Néanmoins, afin de prendre en compte un maximum de patients tout en gardant un haut niveau de service, il a été montré qu'une planification des visites faite à la main était sousoptimale. Pour parer à cela, de nombreux outils d'aide à la décision ont été développés durant les vingt dernières années. Ces outils, capables de prendre en compte les nombreuses contraintes métier rencontrées par les agences de soins à domicile, permettent de créer en quelques secondes ou quelques minutes, des horaires hebdomadaires optimisés pour des dizaines d'employés. Cette thèse porte sur l'élaboration de ces outils d'aide à la décision et sur l'amélioration des processus opérationnels des agences de soins à domicile. Ces améliorations permettent alors de prendre en charge plus de patients, tout en conservant un haut niveau de service et de bonnes conditions de travail pour le personnel infirmier. Dans la première partie de cette thèse, nous présentons un travail réalisé en collaboration avec une compagnie montréalaise, Alayacare. Dans ce projet, nous listons l'ensemble des contraintes métier rencontrées pour les agences de soins à domicile et nous développons une modélisation du problème sous la forme d'un partitionnement d'ensemble. Pour résoudre le problème, nous développons une matheuristique, se décomposant en deux grandes parties. Tout d'abord un algorithme à voisinage large (LNS) est développé afin d'itérativement générer de nouvelles solutions réalisables et déterminer de nouveaux horaires hebdomadaires possibles pour les soignants. Ensuite, une résolution de la relaxation linéaire du problème de partitionnement d'ensemble, basée sur les horaires trouvés précédemment, est appelée. Sur des instances réelles issues de notre partenaire industriel, cette méthode de résolution a montré que l'on pouvait réduire de 37% le temps de trajet total, mais aussi augmenter de 16% la continuité des soins entre les patients et le personnel soignant. Dans la seconde partie de cette thèse, nous mettons l'emphase sur l'importance d'avoir une régularité dans les heures et jours de visites des patients. Pour cela, nous prenons en compte le fait que les patients restent plusieurs semaines dans le système des agences de soins à domicile et donc, lors de l'acceptation de nouveaux patients, il faut prendre en compte les contraintes associées aux patients existants (jours et heures de visite, personne soignante affectée). L'objectif est alors d'accepter le plus de nouveaux patients possibles, tout en gardant les horaires des patients existants inchangés. Afin de résoudre ce problème, nous reprenons et améliorons une décomposition de Benders et nous développons l'idée d'utiliser des patterns de visites pour les patients (comprenant les jours et heures de visite ainsi que l'employé affecté). Les expérimentations faites sur des instances réelles de la littérature montrent que notre nouvelle formulation permet de réduire drastiquement les temps de calcul. Enfin, nous montrons que pour les instances les plus difficiles à résoudre, nous pouvons adapter la LNS présentée dans l'article 1 afin d'obtenir les solutions optimales pour un temps de calcul ne dépassant pas les 20 secondes. Enfin, le troisième projet de cette thèse consiste à prendre en compte l'aspect dynamique du problème. En effet, nous avons expliqué précédemment que certains patients restaient dans le système durant plusieurs semaines, conservant leurs jours et heures de visites ainsi que leur personnel soignant affecté. Dans cette dernière partie, nous prenons un horizon roulant sur plus d'un an et étudions l'impact des décisions d'acceptation et de planification prises chaque semaine, sur le nombre de visites moyen. Dans ce contexte, nous recevons donc plusieurs offres de patients chaque jour et nous devons décider si le patient peut être accepté et si oui, qui le visitera, quels jours et à quelle heure. Pour cela, nous développons différentes heuristiques et mettons l'emphase sur les effets positifs que permet la flexibilité lors de la planification des visites. Cette flexibilité vient dans un premier temps du moment auquel nous prenons la décision pour l'acceptation des patients (à la réception de l'offre, à la fin de la journée, à la fin de la semaine). L'autre flexibilité vient du fait que l'on va non pas attribuer une heure exacte de visite au patient pour l'ensemble de son plan de soin, mais plutôt une fenêtre de temps, de soixante minutes par exemple, dans laquelle il sera visité. Les résultats de ces différentes heuristiques ainsi que des différentes flexibilités montrent que, sans modifications massives des processus de décision des agences, il est possible d'accepter jusqu'à 12% de visites en plus chaque semaine.  ABSTRACT: Due to the population's aging and people's will to stay at home with family and friends, the last decade has been the decade of home health care services democratization. Those home care services have different aspects such as nursing acts (injection, band-aid replacement),personnal support (bathing, cooking) or social work for the psychological support of the patients. Beyond the fact that those services positively impact patients' life, they also give governments the possibility of reducing flows of patients in the hospitals, decentralize the decisions and reduce the costs. Nevertheless, keeping up a high level of service for the patients is challenging and it has been shown that the manual scheduling of the visits by the head nurses usually leads to sub-optimal solutions. To cope with this issue, decision-making tools have been developed during the last decades in order to help the home care agencies in this scheduling task. These tools, capable to take into account a large set of practical constraints, allow the users to quickly (in a few seconds or minutes) and efficiently design weekly visit schedules for dozens of nurses. This thesis focuses on the elaboration of efficient decision-making tools and resolution methods in the context of home health care services. In the first part of this thesis, we present a work realised in colalboration with a company from Montréal, Alayacare. In this project, we list the different practical constraints met by their users (worldwide home care agencies) and we propose a set partitioning-based formulation. In order to solve the problem, we propose a matheuristic, composed of two main elements. Firstly, a large neighborhood search (LNS) method is implemented, allowing to iteratively generate new feasible solutions and retrieve a set of feasible weekly schedules for the different nurses. Secondly, a relaxed version of the set partitioning is solved using the weekly schedules previously found. On real instances provided by our industrial partner, experiments show that our method allows to reduce by 37% the travel time and increase by 16% the continuity of care between the patients and the nurses. In the second part of this thesis, we focus on the patients' visits' recurrency aspect. To do so, we take into account the fact that patients stay multiple weeks in home care agencies' system and so, when we accept new patients, we have to take into account resource constraints from the existing patients (visit time and days, assigned nurse). The objective is then to maximize the number of new patients accepted without modifying old patients' assignment and scheduling. In order to solve this problem, we extend a Benders decomposition and propose a new decomposition using visit patterns (composed of visit time and days and an assigned caregiver). Computational experiments show that our new decomposition allows to dramatically reduce the computation times on benchmark instances. For the largest instances, we show that we can adapt the LNS proposed in the first paper using visit patterns and solve optimally all the instances in less than 20 seconds. Finally, the third research projet consists in taking into account the dynamic aspect of the home health care services. Indeed, we previously presented the fact that patients stay multiple weeks in the system and so have to be taken as constraints when accepting new patients. In this last part of the thesis, we take into account the rolling horizon aspect of the problem (on more than a year) and we study the impact of the weekly decisions over time. The metric corresponds to the maximization of the average number of weekly visits. In this context, we receive multiple patient offers per day and we have to decide which patients we can accept and how they will be scheduled. To solve this problem, we propose different heuristics and focus on the impact of flexibility during the acceptance and scheduling process. On the one hand, this flexibility corresponds to the moment the decision is taken (when the offer is received, at the end of the day, at the end of the week). On the other hand, we also study flexibility on the visit time and propose not to assign the patients an exact visit time, but rather a visit time window. Results show that those heuristics and the flexiblity we propose allow the home care agencies, without drastic modification of their processes, to dramatically increase the average number of weekly visits with up to 12%.


identifier: Strugala, G. (2020). Experimental Testing and Modelling of Variable Capacity Air-to-Air Heat Pumps  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: La consommation énergétique des bâtiments représente une fraction importante de notre consommation énergétique globale et de nos émissions de gaz à effet de serre ; il devient donc essentiel d'améliorer leur efficacité. Les pompes à chaleur contribuent grandement à cet effort d'efficacité en diminuant significativement la consommation d'énergie de chauffage. Les pompes à chaleur de type air-air (qui utilisent l'air ambiant comme source de chaleur)sont assez populaires parce qu'elles ont un coût d'investissement sensiblement plus bas que les pompes à chaleur géothermiques. Elles sont cependant pénalisées par une efficacité et une capacité plus faibles lorsque la température ambiante est très basse, ce qui est particulièrement critique dans les climats froids. De plus, les pompes à chaleur à capacité fixe subissent une baisse d'efficacité provoquée par une opération intermittente. Un type plus récent de pompe à chaleur équipée d'un compresseur à vitesse variable ne rencontre pas ces problèmes, mais leur coût d'investissement est toutefois plus élevé. La capacité variable introduit un niveau de complexité supplémentaire dans le design de systèmes de chauffage, ventilation et conditionnement d'air (CVCA), et il y a un manque de modèles dynamiques comparé à ce qui existe pour des capacités fixes. De plus, les données de performance fournies par les manufacturiers sont généralement incomplètes, ce qui rend encore plus difficile l'estimation des performances. L'objectif de ce mémoire est de développer un modèle permettant d'intégrer ce type de machine dans des simulations d'installations CVCA. Ce modèle, développé dans le logiciel TRNSYS, se base sur des cartes de performance. Dans le but d'en établir une qui soit complète et précise, des tests expérimentaux ont été effectués au laboratoire de CanmetÉNERGIE à Varennes. Ces tests permettent aussi d'analyser et de modéliser les stratégies de contrôle de la machine. Les tests montrent que la capacité en chauffage indiquée dans les données du manufacturier est un petit peu surestimée à basse température, mais elle correspond assez bien aux mesures au-delà de −10 °C. Les valeurs de capacité en climatisation semblent avoir une corrélation moindre avec la température extérieure, mais des tendances similaires sont néanmoins observées. Le coefficient de performance semble quant à lui correspondre assez bien aux mesures, ce qui permet d'utiliser avec confiance ces données dans le modèle. Des régressions sont déduites des résultats expérimentaux afin de pouvoir extrapoler la carte de performance aux conditions qui ne sont pas couvertes. Elles permettront aux utilisateurs du modèle d'établir une carte de performance complète, même sans effectuer de tests.  ABSTRACT: Since decarbonizing the electricity grid and reducing society's energy consumption is becoming paramount, it is essential to improve the energy efficiency of the building sector, which accounts for an important part of the global energy consumption. Air-to-air heat pumps (which exchange energy between indoor and ambient air) allow to heat or cool a space with greater efficiency than traditional heating systems, which makes them a key component in improving energy efficiency. They are often preferred to ground source systems because of their lower investment cost; however, they have limitations. Their operating temperature range is limited and their capacity and efficiency decrease at low ambient temperatures, which can be a problem in cold climates. Moreover, most existing heat pumps operate by alternating between on and off modes (i.e. they cycle), which has the side effect of lowering their performance. Variable capacity heat pumps tackle these problems by using variable speed compressors to adjust their capacity as needed, thereby removing the need for cycling. Thus, they can reach higher energy efficiencies, but also have higher investment costs. Variable capacity air-to-air heat pumps (VCAAHPs) are gaining in popularity, especially in cold climates where they can sustain wider temperature ranges. As opposed to fixed capacity heat pumps, VCAAHPs lack simulation models, making it difficult to integrate them into simulations of HVAC systems. Manufacturers provide performance data, but they are severely incomplete, and not always accurate. Therefore, there is a clear need for a VCAAHP model and a more complete performance map. The main goal of the thesis is therefore to develop a VCAAHPs model to use in simulations of HVAC systems. Developed as a component for the TRNSYS software, the model uses the “black box” approach and relies on performance maps. To build a complete performance map that could actually be used by the model, experimental tests were conducted at the CanmetENERGY laboratory in Varennes, Québec. Apart from the performance data, these tests are also useful in establishing the control strategies of the heat pump, which play an important role in the model as well. Test results show that heating capacity stated by manufacturer is slightly overestimated at low temperatures, but it matches well the measurements above −10 °C. Capacity and outdoor temperature values appear to be less correlated in cooling mode, yet similar trends are still observed. The coefficient of performance (COP) values given by the manufacturer seem to match the measurements quite well, which gives confidence to the data used in the model.


identifier: Hodonou, C. M. É. (2020). Méthode de sélection systématique des procédés de fabrication des composants structuraux d'aéronefs pour une production économique et écologique  [Thèse de doctorat, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les pièces de structure d'aéronefs sont produites par usinage car ce procédé est bien maîtrisé et, bien réglé, il préserve les propriétés mécaniques au coeur du matériau. Il entraîne cependant jusqu'à quatre-vingt-dix pour cent de matière perdue sous forme de copeaux. Face aux problèmes économiques et environnementaux causés par ces pertes de matière, d'autres procédés de fabrication tels que le moulage, le forgeage et la fabrication additive sont envisagés car ils permettent de former des pièces aux dimensions quasi-finales. Afin de déterminer l'intérêt de ces procédés de fabrication par rapport à l'usinage habituellement utilisé, ils doivent être analysés et comparés. Le choix des procédés de fabrication étant étroitement lié au matériau utilisé et à la géométrie des pièces, la problématique suivante se pose alors : Comment sélectionner les trios matériaux - conceptions - procédés de fabrication pour réaliser les pièces de structure en aluminium d'aéronefs résistantes, économiques, et respectueuses de l'environnement ? La revue de littérature fait ressortir quatre principales étapes dans le processus de sélection des procédés de fabrication : la définition des critères de sélection pour une application donnée, la présélection des procédés pouvant répondre aux besoins, le classement des procédés et le choix final après une étude des forces et des faiblesses. Les critères de sélection traditionnels sont les propriétés mécaniques du matériau, les capacités techniques des procédés de fabrication et les coûts de fabrication. Les critères environnementaux étant très peu et partiellement pris en compte. Les méthodes de sélection multicritères, principalement Analytic Hierarchy Process et Technique for Order Preferences by Similarity to an Ideal Solution, sont utilisées pour déterminer un indicateur de sélection à partir des valeurs des critères de sélection. La comparaison des procédés de fabrication est, dans la majorité des cas répertoriés, réalisée à partir d'une géométrie unique, conduisant à une comparaison d'alternatives non équivalentes. L'optimisation topologique couplée à la conception pour la fabrication permettent de concevoir des formes adaptées aux procédés de fabrication visés. En effet, la revue de littérature montre que les formes générées par optimisation topologique ne sont pas toujours fabricables. L'application de règles de conception pour la fabrication dans une boucle d'optimisation topologique permet d'obtenir des formes optimisées et fabricables. En ce qui concerne les coûts de fabrication et les impacts environnementaux, la littérature regorge de modèles avancés permettant d'obtenir des estimations des coûts de fabrication. Les indicateurs environnementaux et l'analyse de cycle de vie permettent d'évaluer la performance des procédés de fabrication. De cette revue de littérature, les objectifs de recherche suivants ressortent : 1. Développer une méthodologie de sélection des matériaux - conceptions - procédés de fabrication afin de déterminer les alternatives de fabrication qui permettent de réaliser des pièces équivalentes à l'usinage en termes de propriétés mécaniques ; 2. Déterminer les procédés de fabrication alternatifs à l'usinage, pour lesquels le design permet de satisfaire les exigences techniques et mécaniques ; 3. Développer des méthodes et outils permettant une comparaison économique et environnementale des procédés de fabrication. Pour répondre au premier objectif, des alternatives de fabrication équivalentes sont proposées en considérant les matériaux, la conception des pièces et les procédés de fabrication. À la différence des travaux actuellement disponibles dans la littérature, des trios matériaux - conceptions - procédés de fabrication sont formés. Les trios identifiés sont dit équivalents lorsqu'ils satisfont tous les mêmes objectifs en termes de caractéristiques techniques et de propriétés mécaniques. Dans le cadre de nos travaux, les pièces sont conçues pour satisfaire un facteur de sécurité minimum de 1, 1 sur la limite d'élasticité. Pour former les trios, une méthodologie de sélection des matériaux et de conception pour la fabrication est développée et présentée dans le premier article de la thèse par articles. L'optimisation topologique est alors introduite comme outil de conception pour la proposition d'alternatives de fabrication équivalentes. Les pièces sont conçues dans un matériau adapté au procédé de fabrication visé pour répondre au même objectif. La masse est alors utilisée comme critère de présélection : une alternative de fabrication est compétitive si la masse du composant obtenu est plus petite ou égale à celle de la pièce conçue pour l'usinage. La méthodologie précédemment développée est ensuite appliquée à la famille des pièces de structure d'aéronefs formées de poches à parois minces, afin de déterminer les procédés de fabrication compétitifs par rapport à l'usinage, pour lesquels le design permet de satisfaire les exigences mécaniques. Dans le second article, les alternatives de fabrication suivantes sont comparées pour la famille des pièces de structure d'aéronefs formées de poches à parois minces : — Al7075-T6 - Conception pour l'usinage - Usinage ; — A201.0-T7 - Conception pour le moulage - Moulage sous pression ; — Al7055-T77511 - Conception pour le forgeage - Forgeage à chaud ; — AlSi10Mg - Conception pour la fabrication additive - Fusion sélective au laser. À partir de l'étude d'une poche, les résultats sont généralisés à la famille de pièces. Il est ainsi démontré que le forgeage à chaud ne permet pas de réaliser les pièces formées de poches multiples. Le moulage sous pression produit des pièces plus lourdes que les pièces usinées : cette alternative n'est donc pas compétitive. La fusion sélective au laser produit des pièces pouvant être jusqu'à 20% plus légères que les pièces usinées : cette alternative est compétitive. Les alternatives de fabrication sont ainsi identifiées pour la famille des pièces de structure d'aéronefs formées de poches à parois minces et la méthodologie développée peut être utilisée pour former des alternatives de fabrication pour d'autres familles de pièces. Dans le but de comparer les alternatives de fabrication, les critères suivants sont utilisés : techniques, mécaniques, économiques, environnementaux et sociaux. Ayant proposé des alternatives de fabrication équivalentes en termes de caractéristiques techniques et de propriétés mécaniques, seuls les critères économiques, environnementaux et sociaux sont utilisés pour comparer les alternatives. Dans nos travaux, les critères économiques et environnementaux sont utilisés pour comparer les alternatives. L'intégration des critères sociaux est discutée pour des travaux futurs. Une méthodologie de sélection des procédés de fabrication basée sur des critères économiques et environnementaux est alors développée dans le troisième article. La logique floue est utilisée comme méthode de sélection et les résultats sont proposés pour trois courants de pensée : équilibré, environnementaliste et économiste. La méthodologie permet de générer, pour la première fois, des abaques de sélection comme outils de sélection systématique des procédés de fabrication. Les abaques sont exploités pour déterminer les conclusions des différents cas possibles et pour permettre à l'utilisateur d'évaluer rapidement les alternatives à sa disposition. La méthodologie et les outils développés sont appliqués à la comparaison des alternatives identifiées compétitives pour la famille des pièces de structure d'aéronefs en aluminium formées de poches à parois minces. Il est ainsi démontré que pour les courants de pensée équilibré et environnementaliste, la fusion sélective au laser donne le meilleur compromis entre les critères économiques et environnementaux. L'usinage s'avère le meilleur choix du point de vue des économistes. L'originalité de la recherche réside en la comparaison d'alternatives de fabrication équivalentes à partir de l'introduction d'une nouvelle unité fonctionnelle : des designs conçus pour les procédés de fabrication, utilisant un matériau compatible avec le procédé et satisfaisant un facteur de sécurité de 1, 1 sur sa limite d'élasticité. Aussi, pour la famille des pièces de structure d'aéronefs en aluminium formées de poches à parois minces, la fusion sélective au laser est la seule alternative compétitive par rapport à l'usinage. Enfin, des abaques de sélection basés sur les critères économiques et environnementaux sont introduits comme outils de sélection systématique des procédés de fabrication. Les conclusions suivantes ressortent de l'étude. L'intégration d'une étape de conception par optimisation topologique et conception pour la fabrication dans une procédure de sélection de matériaux et de procédés de fabrication permet de former des trios matériaux - conceptions - procédés de fabrication équivalents en termes d'exigences techniques et mécaniques, assurant ainsi une comparaison plus précise des options. La comparaison du forgeage à chaud, du moulage sous pression et de la fusion sélective au laser à l'usinage pour la fabrication d'une pièce, a permis de montrer que la fusion sélective au laser est l'alternative compétitive à l'usinage, en termes d'exigences techniques et mécaniques et de masse, pour la famille des pièces de structure d'aéronefs en aluminium formées de poches à parois minces. L'implémentation d'une méthodologie de sélection des alternatives de fabrication basée sur les critères économiques et environnementaux à partir de la logique floue a permis de générer des abaques de sélection pour les courants de pensée équilibré, environnementaliste et économiste ; et ainsi classer les alternatives, même lorsque les méthodes classiques affectant des poids aux critères de sélection sont limitées. L'analyse économique et environnementale de l'usinage et de la fusion sélective au laser pour la fabrication des pièces à l'étude met en évidence la fusion sélective au laser comme la meilleure solution des points de vue équilibré et environnementaliste. L'usinage constitue le meilleur choix pour les économistes. La discussion fait ressortir le besoin d'intégrer la résistance en fatigue et de réaliser des études expérimentales afin de valider la compétitivité de la fusion sélective au laser par rapport à l'usinage. En plus d'intégrer les critères sociaux, d'autres abaques de sélection doivent être développés. Enfin, les étapes de post-traitement doivent être intégrées au processus de sélection.  ABSTRACT: Structural components of aircraft are machined because this process ensures high mechanical performance. Nevertheless, up to ninety percent of the material can be wasted. To face economical and environmental problems caused by material waste, in this work, casting, forging and additive manufacturing are considered as alternatives to machining as they support the production of near-net-shape components. In order to qualify the advantages of these alternative manufacturing processes, they must be compared to machining. The challenge may this be stated as follows: How may material - design - process triplets be selected to produce structural components of aircraft that support loading, are economical and are environmentally friendly? Review of the literature reveals four steps in the procedure for selecting manufacturing processes: definition of selection criteria, screening, ranking and documentation. The traditional manufacturing process selection criteria are: material mechanical properties, manufacturing process capabilities and manufacturing costs. Environmental impact is gradually being introduced as an additional criterion. In the literature, multi-criterion decision-making methods, especially the analytic hierarchy process (AHP) and the technique for order of preferences by similarity to an ideal solution (TOPSIS) are used to determine a selection indicator from selection criteria values. By means of case studies, the manufacturing processes are compared using a like starting geometry that is then subjected to non-equivalent manufacturing alternatives. Geometries suitable for each manufacturing process were generated via topology optimization and application of design for manufacturing principles. The literature review supports the statement that shapes resulting from topology optimization are not always directly manufacturable. By applying design for manufacturing rules in a topology optimization loop, optimized and manufacturable shapes were obtained. Economical and environmental impacts remain to be evaluated. Manufacturing cost models are available in the body of published work. Indicators of environmental impact and life cycle analysis can be used to compute environmental performance grades for each manufacturing process. Based upon review of the literature, the following objectives were drawn. 1. Develop a material - design - process selection methodology to identify manufacturing processes able to compete with machining based on mechanichal properties. 2. Identify manufacturing processes capable of delivering a design that satisfies the mechanical requirements of the design subject. 3. Develop a methodology and tools for comparison of manufacturing processes. In order to fulfill the first objective and generate equivalent manufacturing strategies, manufacturing alternatives were identified with material, design and manufacturing process considered. To this end, as has not been done in the publications reviewed, material - design - process triplets were conceived. Triplets are supposed equivalent when they satisfy the same objectives in terms of technical characteristics and mechanical properties. In this work, components were designed to meet a minimum yield strength safety factor. A material - design - process selection methodology was proposed in the first article. That process establishes equivalent triplets for a given application. Topology optimization is therefore introduced as a design tool to devise equivalent manufacturing alternatives. Components were designed of a material suitable for the manufacturing process to be used. Therefore, component mass was used as a preselection criterion; a manufacturing alternative is competitive if the component mass obtained is less than or equal to the mass of the component designed for machining. This methodology was applied to the family of thin-walled structural components of aircraft. The following manufacturing alternatives were compared, each one representing a triplet. — Al7075-T6 – Design for machining – Machining; — A201.0-T7 – Design for casting – Vacuum high-pressure die casting; — Al7055-T77511 – Design for forging – Hot forging; — AlSi10Mg – Design for additive manufacturing – Selective laser melting. From the study of a pocket, the results were generalized to the family of thin-walled structural components. Results show that forging cannot be used for thin-walled structural components of aircraft, even with a redesign attempt. Vacuum high-pressure die casting leads to heavier components and cannot compete with machining in applications where weight is a decisive factor. Selective laser melting is a competitive process for the manufacturing of pocketed structural components of aircraft and components can be up to 20% lighter than machined counterparts. Competitive manufacturing alternatives were therefore identified for the family of thin-walled structural components of aircraft composed of pockets. The methodology can be applied to devise manufacturing alternatives for other applications. In order to compare manufacturing alternatives, five categories of criteria are used for manufacturing process selection: technical, mechanical, economical, environmental and social. Once a set of alternatives has been proposed that is equivalent in terms of the technical and mechanical criteria, then only the economical, environmental and social criteria need be weighed to rank the alternatives. In this work, economical and environmental criteria are used. The integration of social criteria is discussed for future work. A manufacturing process selection methodology based on economical and environmental criteria was developed in the third article. Fuzzy logic was used and the results are discussed for each of three schools of thought: the economist, the environmentalist and the neutral observer. Novel manufacturing process selection charts were generated. The exploitation of the proposed charts generates conclusions for all possible cases, enabling rapid comparison of alternatives by the user. The methodology and proposed tools were applied to compare competitive alternatives for the family of thin-walled structural components of aircraft. For our case studies, the results show that SLM is the best trade-off for the neutral and environmentalist points of view. Machining is preferred by the economist. The originality of the proposed work is in the comparison of equivalent manufacturing alternatives by introducing a new functional unit, which is design for manufacturing in the appropriate material while meeting a safety factor of 1.1 on the yield strength. For the family of thin-walled structural components of aircraft, SLM is the only competitive alternative to machining. The originality of this work also lies in the introduction of economical and environmental process selection charts as tools for systematic selection of manufacturing processes. The following conclusions are drawn. Integrating a design stage by topology optimization and design for manufacturing in a material and process selection procedure allows the generation of material - design - process triplets that are equivalent in terms of mechanical resistance, ensuring a more precise comparison of manufacturing options. Comparing hot forging, vacuum high-pressure die casting and selective laser melting to machining shows that only selective laser melting is competitive to machining in terms of technical requirements, mechanical resistance and mass, for the family of aluminum alloy thin-walled structural components of aircraft. Developing a methodology for manufacturing alternative selection based on fuzzy logic allows the generation of selection charts for neutral, environmentalist and economist modes of thinking, and can rank alternatives even where classical weighted-criteria methods are limited. Economical and environmental comparison of machining to selective laser melting to produce aluminum alloy thin-walled structural components of aircraft identifies selective laser melting as the best trade-off for neutral and environmentalist modes of thinking. Machining is the best choice for economists. The discussion identifies the need to integrate fatigue considerations and to perform experimental studies in order to validate SLM as competitive relative to machining. In addition to the integration of social criteria, other selection charts must be developed.


identifier: Sirpal, P. (2020). Leveraging Artificial Intelligence to Improve EEG-fNIRS Data Analysis  [Thèse de doctorat, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: La spectroscopie proche infrarouge fonctionnelle (fNIRS) est apparue comme une technique de neuroimagerie qui permet une surveillance non invasive et à long terme de l'hémodynamique corticale. Les technologies de neuroimagerie multimodale en milieu clinique permettent d'étudier les maladies neurologiques aiguës et chroniques. Dans ce travail, nous nous concentrons sur l'épilepsie - un trouble chronique du système nerveux central affectant près de 50 millions de personnes dans le monde entier prédisposant les individus affectés à des crises récurrentes. Les crises sont des aberrations transitoires de l'activité électrique du cerveau qui conduisent à des symptômes physiques perturbateurs tels que des changements aigus ou chroniques des compétences cognitives, des hallucinations sensorielles ou des convulsions de tout le corps. Environ un tiers des patients épileptiques sont récalcitrants au traitement pharmacologique et ces crises intraitables présentent un risque grave de blessure et diminuent la qualité de vie globale. Dans ce travail, nous étudions 1. l'utilité des informations hémodynamiques dérivées des signaux fNIRS dans une tâche de détection des crises et les avantages qu'elles procurent dans un environnement multimodal par rapport aux signaux électroencéphalographiques (EEG) seuls, et 2. la capacité des signaux neuronaux, dérivé de l'EEG, pour prédire l'hémodynamique dans le cerveau afin de mieux comprendre le cerveau épileptique. Sur la base de données rétrospectives EEG-fNIRS recueillies auprès de 40 patients épileptiques et utilisant de nouveaux modèles d'apprentissage en profondeur, la première étude de cette thèse suggère que les signaux fNIRS offrent une sensibilité et une spécificité accrues pour la détection des crises par rapport à l'EEG seul. La validation du modèle a été effectuée à l'aide de l'ensemble de données CHBMIT open source documenté et bien référencé avant d'utiliser notre ensemble de données EEG-fNIRS multimodal interne. Les résultats de cette étude ont démontré que fNIRS améliore la détection des crises par rapport à l'EEG seul et ont motivé les expériences ultérieures qui ont déterminé la capacité prédictive d'un modèle d'apprentissage approfondi développé en interne pour décoder les signaux d'état de repos hémodynamique à partir du spectre complet et d'une bande de fréquences neuronale codée spécifique signaux d'état de repos (signaux sans crise). Ces résultats suggèrent qu'un autoencodeur multimodal peut apprendre des relations multimodales pour prédire les signaux d'état de repos. Les résultats suggèrent en outre que des gammes de fréquences EEG plus élevées prédisent l'hémodynamique avec une erreur de reconstruction plus faible par rapport aux gammes de fréquences EEG plus basses. De plus, les connexions fonctionnelles montrent des modèles spatiaux similaires entre l'état de repos expérimental et les prédictions fNIRS du modèle. Cela démontre pour la première fois que l'auto-encodage intermodal à partir de signaux neuronaux peut prédire l'hémodynamique cérébrale dans une certaine mesure. Les résultats de cette thèse avancent le potentiel de l'utilisation d'EEG-fNIRS pour des tâches cliniques pratiques (détection des crises, prédiction hémodynamique) ainsi que l'examen des relations fondamentales présentes dans le cerveau à l'aide de modèles d'apprentissage profond. S'il y a une augmentation du nombre d'ensembles de données disponibles à l'avenir, ces modèles pourraient être en mesure de généraliser les prédictions qui pourraient éventuellement conduire à la technologie EEG-fNIRS à être utilisée régulièrement comme un outil clinique viable dans une grande variété de troubles neuropathologiques.  ABSTRACT: Functional near-infrared spectroscopy (fNIRS) has emerged as a neuroimaging technique that allows for non-invasive and long-term monitoring of cortical hemodynamics. Multimodal neuroimaging technologies in clinical settings allow for the investigation of acute and chronic neurological diseases. In this work, we focus on epilepsy—a chronic disorder of the central nervous system affecting almost 50 million people world-wide predisposing affected individuals to recurrent seizures.  Seizures are transient aberrations in the brain's electrical activity that lead to disruptive physical symptoms such as acute or chronic changes in cognitive skills, sensory hallucinations, or whole-body convulsions. Approximately a third of epileptic patients are recalcitrant to pharmacological treatment and these intractable seizures pose a serious risk for injury and decrease overall quality of life. In this work, we study 1) the utility of hemodynamic information derived from fNIRS signals in a seizure detection task and the benefit they provide in a multimodal setting as compared to electroencephalographic (EEG) signals alone, and 2) the ability of neural signals, derived from EEG, to predict hemodynamics in the brain in an effort to better understand the epileptic brain. Based on retrospective EEG-fNIRS data collected from 40 epileptic patients and utilizing novel deep learning models, the first study in this thesis suggests that fNIRS signals offer increased sensitivity and specificity metrics for seizure detection when compared to EEG alone. Model validation was performed using the documented open source and well referenced CHBMIT dataset before using our in-house multimodal EEG-fNIRS dataset. The results from this study demonstrated that fNIRS improves seizure detection as compared to EEG alone and motivated the subsequent experiments which determined the predictive capacity of an in-house developed deep learning model to decode hemodynamic resting state signals from full spectrum and specific frequency band encoded neural resting state signals (seizure free signals). These results suggest that a multimodal autoencoder can learn multimodal relations to predict resting state signals. Findings further suggested that higher EEG frequency ranges predict hemodynamics with lower reconstruction error in comparison to lower EEG frequency ranges. Furthermore, functional connections show similar spatial patterns between experimental resting state and model fNIRS predictions. This demonstrates for the first time that intermodal autoencoding from neural signals can predict cerebral hemodynamics to a certain extent. The results of this thesis advance the potential of using EEG-fNIRS for practical clinical tasks (seizure detection, hemodynamic prediction) as well as examining fundamental relationships present in the brain using deep learning models. If there is an increase in the number of datasets available in the future, these models may be able to generalize predictions which would possibly lead to EEG-fNIRS technology to be routinely used as a viable clinical tool in a wide variety of neuropathological disorders.


identifier: Joachim, J. (2020). Développement de modèles numériques de roues aubagées désaccordées dans un contexte non-linéaire  [Thèse de doctorat, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les turbomoteurs sont constitués de successions de roues aubagées tournant à grande vitesse et isolées de l'environnement extérieur par le carter. Le jeu entre les aubes et le carter favorise l'apparition de tourbillons, qui induisent d'importantes pertes aérodynamiques. Les constructeurs cherchent donc à diminuer ce jeu afin d'améliorer le rendement global des moteurs. Cependant, la diminution des jeux favorise l'apparition de contacts entre les aubes et le carter. Les vibrations non-linéaires qui en résultent sont particulièrement préjudiciables au bon fonctionnement du moteur, du fait des vitesses relatives élevées entre les composants. Ainsi, la compréhension de ces phénomènes non-linéaires constituent un enjeu industriel majeur. Par ailleurs, bien que les aubes d'une même roue aubagée sont conçues pour être identiques, des variations infimes de propriétés mécaniques sont inévitablement engendrées lors de leur réalisation ou du fait de l'usure en service. Cette rupture de symétrie, nommée désaccordage, induit des modifications du comportement vibratoire de la roue aubagée par rapport à celui attendu pour une roue accordée, présentant une symétrie cyclique parfaite. Notamment, les amplitudes de vibrations sont grandement amplifiées, diminuant ainsi la durée de vie du moteur. La caractérisation des vibrations des roues aubagées désaccordées fait appel à des approches stochastiques, rendues possibles par l'essor des simulations numériques. Peu de recherches ont été menées à ce jour sur l'étude conjointe des vibrations non-linéaires, dues aux frottements ou au contact, et du désaccordage. Or, ces deux aspects modifient grandement le comportement dynamique des roues aubagées, si bien que leur prise en compte améliore grandement la prédictivité des simulations. Les recherches les plus récentes proposent des études déterministes de l'influence du désaccordage sur les non-linéarités de frottement entre composants d'une même roue aubagée, pour des vitesses relatives faibles. L'influence du désaccordage sur les vibrations non-linéaires n'avait pas encore été étudiée stochastiquement, et les non-linéarités de contact entre les aubes et le carter, qui impliquent des vitesses relatives élevées, n'avaient pas encore été considérées. La présente recherche propose ainsi la première étude conjointe du désaccordage et des nonlinéarités aubes-carter. Les modélisations numériques sont réalisées en utilisant la méthode des éléments finis. Les équations du mouvement sont résolues par intégration temporelle et la gestion du contact est réalisée par la méthode des multiplicateurs de Lagrange. Une première étude stochastique est réalisée sur un modèle phénoménologique, permettant de valider la méthodologie proposée. Il apparaît notamment que les amplifications des vibrations dues au désaccordage dans le cadre non-linéaire sont bien supérieures à celles obtenues dans le cadre linéaire. En outre, les interactions non-linéaires prédites sur base du modèle accordé sont robustes vis-à-vis d'un faible désaccordage. Une méthode de réduction est ensuite développée pour générer des modèles réduits désaccordés avec interface de contact, pour un coût de calcul négligeable. Ce développement rend ainsi possible des calculs stochastiques sur un modèle industriel. Les simulations réalisées en configuration nominale permettent de mettre en évidence des modifications du comportement vibratoire des aubes à mesure que le niveau de désaccordage augmente, conduisant à de hauts niveaux d'amplification des vibrations. L'analyse des champs de contraintes indiquent que les niveaux de contraintes dans la roue aubagée augmentent sensiblement pour les plus hauts niveaux de désaccordage considérés. Enfin, la méthodologie de gestion du contact utilisée, couplée à la méthode de génération de modèles désaccordés réduits développée, permet de générer des données d'instrumentation de Blade Tip-Timing. Les résultats obtenus permettent d'entrevoir que la méthodologie peut être utilisée dans le cadre de l'étude stochastique de la robustesse des algorithmes de détection du désaccordage, ou encore pour la mise en place de nouveaux algorithmes d'analyse des phénomènes non-linéaires. mots clefs : désaccordage, non-linéarités aubes-carter, simulations stochastiques, méthode des éléments finis, méthode de réduction, génération de données de BTT.  ABSTRACT: Aircraft engines are composed of bladed disks rotating at high speed and isolated from the external environment by the casing. The clearance between the blades and the casing favors the formation of vortices, resulting in aerodynamic losses. In order to improve overall engine efficiency, manufacturers are therefore seeking to reduce this clearance. However, the reduction of clearances favors the occurrence of contacts between the blades and the casing. The resulting non-linear vibrations are particularly detrimental to the proper operation of the engine due to the high relative speeds between the components. Thus, understanding these non-linear phenomena is a major industrial issue. Although blades are designed to be identical, small variations in mechanical properties are inevitably generated during manufacturing or due to in-service wear. This symmetry break, known as mistuning, induces changes in the vibratory behavior of the bladed disk, compared to that expected for a tuned bladed disk. In particular, the vibration amplitudes are greatly amplified, thus reducing the engine operating life. Stochastic approaches, made possible by the development of numerical simulations, are used in order to characterize the vibrations of mistuned bladed disks. To date, little research has been conducted on the study of non-linear vibrations — due to friction or contact — and mistuning. However, these two aspects greatly modify the dynamic behavior of bladed disks, so that taking them into account greatly improves the predictability of the simulations. The most recent researches rely on deterministic approaches to study the influence of mistuning on the non-linearities occurring inside the bladed disk, with low relative speeds. The influence of mistuning on non-linear vibrations has not been studied with a stochastic approach so far, nor by considering the contact nonlinearities between the blades and the casing, which imply high relative speeds. The present research thus represents the first combined analysis of mistuning and blade/casing contact non-linearities. Numerical modeling are performed using the finite element method. The equations of motion are solved by a time integration algorithm and the contact management is performed by the Lagrange multiplier method. Firstly, a stochastic study is carried out on a phenomenological model to validate the proposed methodology. Vibration amplifications due to mistuning in the non-linear framework are much higher than those obtained in the linear framework. Moreover, the non-linear interactions predicted on the tuned model are robust to small mistuning. A reduced order technique is then developed to generate mistuned models with a contact interface, at a negligible calculation cost. This development makes stochastic calculations possible on an industrial model, studied in a nominal configuration. Changes in the vibratory behavior of the blades are highlighted as the mistuning level increases, leading to high levels of vibration amplifications. Stress fields are also analyzed, indicating that the stress levels in the bladed disk increase significantly for the highest mistuning levels considered. Finally, the contact management methodology used, coupled with the reduced detuned model generation method developed, allows to generate Blade Tip-Timing data. The results obtained show that the methodology can be used to study stochastically the robustness of the mistuning identification algorithms, and to develop new algorithms for the analysis of non-linear phenomena. key words : mistuning, blade/casing contact non-linearities, stochastic simulations, finite element method, reduced order technique, BTT data generation.