identifier: Simoneau, Charles  (2017). Développement de structures métalliques poreuses pour applications médicales : modélisation, fabrication et caractérisation morphologique et mécanique.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Prothèses intégrées Conception et fabrication.

subject: Prothèses intégrées Modèles mathématiques.

subject: Fémur Lésions et blessures Traitement.

subject: Matériaux poreux Propriétés mécaniques.

subject: Alliages à mémoire de forme.

subject: Impression tridimensionnelle Médecine.

subject: Métaux en chirurgie.

subject: structure poreuse

subject: analyse par éléments finis

subject: fabrication additive

subject: volume élémentaire représentatif

subject: applications médicales

abstract:
Les implants orthopédiques comme la prothèse de hanche sont composés de matériaux métalliques possédant une rigidité significativement plus élevée que celle des tissus osseux. De ce fait, les chargements comme le poids du corps sont presque entièrement repris par l’implant (effet de déviation des contraintes). Il en résulte donc une résorption de la masse osseuse autour de l’implant augmentant les risques de descellement aseptique ou de fracture de l’os. Une solution possible réside dans le développement d’une nouvelle génération d’implants composés de matériaux métalliques poreux présentant un excellent potentiel de compatibilité mécanique et morphologique. En effet, la rigidité de l’implant poreux, contrôlable grâce à sa porosité, peut être ajustée de façon à ce qu’elle soit similaire à celle des tissus osseux. De plus, l’ostéo-intégration dans la structure poreuse est améliorée, ce qui permet une meilleure adhérence de l’os à l’implant.

Cette thèse présente sous forme de trois articles scientifiques les travaux de recherche qui ont mené à la modélisation, la fabrication et la caractérisation morphologique et mécanique de telles structures poreuses métalliques.

En premier lieu, un algorithme a été développé pour générer la morphologie de structures poreuses (ou mousses). Par la suite, la stéréologie a été utilisée afin de caractériser la morphologie de mousses de différentes dimensions et porosité sur le plan de la taille, forme et distribution des pores. Ensuite, l’approche du volume élémentaire représentatif a été adoptée afin de déterminer les dimensions minimales de la structure poreuse menant à une morphologie représentative. Enfin, la morphologie des mousses générées avec l’algorithme a été comparée avec succès à celle de mousses de titane produites par frittage de poudre avec matériau espaceur validant ainsi l’algorithme de génération.

En deuxième lieu, une approche méthodologique a été développée afin de concevoir, fabriquer et tester des échantillons de traction poreux dans le but de déterminer leurs propriétés mécaniques. La conception des échantillons a été fondée sur la méthode des éléments finis et l’approche du volume élémentaire représentatif. La combinaison de ces deux approches a permis de déterminer les dimensions minimales de la section utile des échantillons de traction. Ensuite, des échantillons de différentes porosités (30 à 50 %) générés par l’algorithme ont été fabriqués à l’aide de la fusion sélective sur lit de poudre. Puis, des essais de traction ont été réalisés sur les échantillons poreux permettant de caractériser leurs propriétés mécaniques. Finalement, les résultats expérimentaux ont été comparés avec succès aux résultats d’analyse par éléments finis dans le domaine élastique.

En troisième lieu, une tige fémorale poreuse conçue pour offrir une biocompatibilité améliorée a été développée. En utilisant les résultats des travaux précédents, la porosité optimale de la tige permettant d’obtenir une taille de pore favorisant la croissance osseuse et une rigidité similaire à celle des tissus osseux a été déterminée. La fusion sélective sur lit de poudre a ensuite été utilisée pour la fabrication additive d’une tige poreuse générée par l’algorithme ainsi que d’une autre complètement dense pour des fins de comparaison. En parallèle, un modèle éléments finis a été développé afin de pouvoir prédire le comportement de tels implants. Finalement, des essais mécaniques ont été réalisés sur les tiges. Ceci a permis de valider le modèle numérique et de confirmer que la tige poreuse est beaucoup plus souple que son homologue complètement dense.


identifier: Lamontagne, Stéphanie  (2016). Development of a maturity model for effective additive manufacturing integration in the product development process.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

type:
Mémoire ou thèse
Non évalué par les pairs

format: application/pdf application/pdf

subject: Modèle de maturité de la capacité (Génie logiciel) Développement.

subject: Impression tridimensionnelle.

subject: Conception de produit Techniques.

subject: fabrication additive

subject: maturité organisationnelle

abstract:
Additive manufacturing (AM) covers technologies that fabricate parts layer by layer or by selective material deposition with various materials such as metals, polymers, ceramics, composites, paper and even biological matter from a digital file. The layer-wise principle allows geometrical and functional complexity that would be impossible to generate using traditional manufacturing processes. A plethora of AM processes, machines, and materials make the process selection and the application for a specific industry complex. Little information is currently available in the literature regarding the methodological aspects of the integration of additive manufacturing within an organization’s practices.

The aim of this thesis is to develop a maturity model that can support effective integration of AM in the product development process of an organization.

The research is grounded in the Action Design Research method, which aims at developing artifacts to solve practical problems in an organizational setting while continuously evaluating, reflecting and learning about the problem, the developed artifact and the organization.

First, an AM organizational maturity model based on the concept of competency, on AM uses (prototyping, tooling and production parts) and the organization’s product development process phases is developed through a case study for the manufacturing industry. The model comprises seven maturity levels and showcases an innovative level to account for the evolution of AM technologies. Second, the company’s AM maturity level (initial skills) is determined using the maturity model and a web-based survey. Third, an integration strategy comprising a roadmap and an identification guide, that considers the resulting maturity level, is provided to use AM as a competitive advantage. This strategy was used to evaluate the usefulness of the maturity model, but it was not evaluated itself. It is therefore considered out of the scientific scope of the project.

With slight modifications on terminology and practices, and subsequent testing with additional companies, the maturity model and survey could be generalizable and applicable to other industries. To provide insights into specific weaknesses and guide improvements in line with an organization’s goals, granularity could be included in future versions of the maturity model. Granularity represents the division of model elements into sub-elements, such as dividing AM uses in prototyping, tooling, and production parts.

Finally, we recommend conducting case studies as suggested, and reassess the maturity level in three years to validate if a higher level is reached by using the model. In addition to the roadmap and identification guide, a decision tool on AM process selection would be helpful to support the organization’s future AM users.


identifier: Souari, Anis  (2016). Stratégies facilitant les tests en pré-certification pour la robustesse à l'égard des radiations.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Circuits intégrés Effets du rayonnement sur.

subject: Circuits intégrés Aspect de l'environnement.

subject: Circuits intégrés Simulation par ordinateur.

subject: Réseaux logiques programmables par l'utilisateur.

subject: Émulateurs (Logiciels).

subject: Circuits intégrés Fiabilité Essais.

subject: Radiorésistance Essais.

subject: Perturbation (Mécanique quantique)

subject: Rayonnement cosmique.

subject: certification

subject: event

subject: injection

subject: panne

subject: pre

subject: single

subject: test

subject: upset

subject: FPGA à base de SRAM

subject: SEU

subject: effets des radiations

subject: électronique embarquée

abstract:
Les effets des radiations cosmiques sur l'électronique embarquée préoccupent depuis quelques décennies les chercheurs intéressés par la robustesse des circuits intégrés. Plusieurs recherches ont été menées dans cette direction, principalement pour les applications spatiales où l’environnement de leur déploiement est hostile. En effet, ces environnements sont denses en termes de particules qui, lorsqu’elles interagissent avec les circuits intégrés, peuvent mener à leur dysfonctionnement, voir même à leur destruction. De plus, les effets des radiations s’accentuent pour les nouvelles générations des circuits intégrés où la diminution de la taille des transistors et l’augmentation de la complexité de ces circuits augmentent la probabilité d’apparition des anomalies et par conséquence la croissance des besoins de test.

L’expansion de l’électronique grand public (commercial off-the-shelf, COTS) et l’adoption de ces composants pour des applications critiques comme les applications avioniques et spatiales incitent également les chercheurs à doubler les efforts de vérification de la fiabilité de ces circuits. Les COTS, malgré leurs meilleures caractéristiques en comparaison avec les circuits durcis tolérants aux radiations qui sont coûteux et en retard en termes de technologie utilisée, sont vulnérables aux radiations.

Afin d’améliorer la fiabilité de ces circuits, une évaluation de leur vulnérabilité dans les différents niveaux d’abstraction du flot de conception est recommandée. Ceci aide les concepteurs à prendre les mesures de mitigation nécessaires sur le design au niveau d’abstraction en question. Enfin, afin de satisfaire les exigences de tolérance aux pannes, des tests très coûteux de certification, obtenus à l’aide de bombardement de particules (protons, neutrons, etc.), sont nécessaires.

Dans cette thèse, nous nous intéressons principalement à définir une stratégie de pré-certification permettant d’évaluer d’une façon réaliste la sensibilité des circuits intégrés face aux effets des radiations afin d’éviter d’envoyer des circuits non robustes à la phase très coûteuse de la certification. Les circuits ciblés par nos travaux sont les circuits intégrés programmables par l’usager (FPGA) à base de mémoire SRAM et le type de pannes ciblées, causées par les radiations, est les SEU (single event upset) consistant à un basculement de l’état logique d’un élément de mémoire à son complémentaire. En effet, les FPGA à base de mémoire SRAM sont de plus en plus demandés par la communauté de l’aérospatial grâce à leurs caractéristiques de prototypage rapide et de reconfiguration sur site mais ils sont vulnérables face aux radiations où les SEU sont les pannes les plus fréquentes dans les éléments de mémoire de type SRAM. Nous proposons une nouvelle approche d’injection de pannes par émulation permettant de mimer les effets des radiations sur la mémoire de configuration des FPGA et de générer des résultats les plus fidèles possibles des résultats des tests de certification. Cette approche est basée sur la considération de la différence de sensibilité des éléments de mémoire de configuration lorsqu’ils sont à l’état '1' et à l’état '0', observée sous des tests accélérés sous faisceaux de protons au renommé laboratoire TRIUMF, dans la procédure de génération des séquences de test dans le but de mimer la distribution des pannes dans la mémoire de configuration. Les résultats des expérimentations de validation montrent que la stratégie proposée est efficace et génère des résultats réalistes. Ces résultats révèlent que ne pas considérer la différence de sensibilité peut mener à une sous-estimation de la sensibilité des circuits face aux radiations.

Dans la même optique d’optimisation de la procédure d’injection des pannes par émulation, à savoir le test de pré-certification, nous proposons une méthodologie permettant de maximiser la détection des bits critiques (bits provoquant une défaillance fonctionnelle s’ils changent d’état) pour un nombre bien déterminé de SEU (qui est le modèle de pannes adopté) ou de maximiser la précision de l’estimation de nombre des bits critiques. Pour ce faire, une classification des bits de configuration en différents ensembles est tout d’abord mise en oeuvre, selon leur contenu, les ressources qu’ils configurent et leur criticité. Ensuite, une évaluation de la sensibilité de chaque ensemble est accomplie. Enfin, la priorisation d’injection des pannes dans les ensembles les plus sensibles est recommandée. Plusieurs scénarios d’optimisation d’injection des pannes sont proposés et les résultats sont comparés avec ceux donnés par la méthode conventionnelle d’injection aléatoire des pannes. La méthodologie d’optimisation proposée assure une amélioration de plus de deux ordres de grandeur.

Une dernière approche facilitant l’évaluation de la sensibilité des bits configurant les LUT (look up table) de FPGA, les plus petites entités configurables du FPGA permettant d’implémenter des fonctions combinatoires, utilisés par un design est présentée. Elle permet l’identification facile et sans coût en termes d’utilisation du matériel ou d’outils externes des bits des LUT. L’approche proposée est simple et efficace, offrant une couverture de pannes de 100 % et applicable aux nouvelles générations des FPGA de Xilinx.

Les approches proposées contribuent à répondre aux exigences du cahier des charges de cette thèse et à achever les objectifs définis. Le réalisme et la maximisation de l’estimation de la vulnérabilité des circuits sous test offerts par les nouvelles approches assurent le développement d’une stratégie de test en pré-certification efficace. En effet, la première approche d’injection de pannes considérant la différence de sensibilité relative des éléments de mémoire selon leur contenu génère des résultats donnant une erreur relative atteignant 3.1 % quand comparés aux résultats obtenus à TRIUMF alors que l’erreur relative donnée par la comparaison des résultats d’une injection conventionnelle aléatoire de pannes avec ceux de TRIUMF peut atteindre la valeur de 75 %. De plus, l’application de cette approche à des circuits plus conventionnels montre que 2.3 fois plus d’erreurs sont détectées en comparaison avec l’injection aléatoire des pannes. Ceci suggère que ne pas considérer la différence de sensibilité relative dans la procédure d’émulation peut mener à une sous-estimation de la sensibilité du design face aux radiations. Les résultats de la deuxième approche proposée ont été aussi comparés aux résultats d’une injection aléatoire de pannes. L’approche proposée, maximisant le nombre des bits critiques inversés, permet d’atteindre un facteur d’accélération de 108 de la procédure d’injection des pannes en comparaison à l’approche aléatoire. Elle permet aussi de minimiser l’erreur d’estimation du nombre des bits critiques pour atteindre une valeur de ±1.1 % calculée pour un intervalle de confiance de 95 % tandis que la valeur d’erreur d’estimation des bits critiques générée par l’approche aléatoire d’injection des pannes pour le même intervalle de confiance peut atteindre ±8.6 %. Enfin, la dernière approche proposée d’injection de pannes dans les LUT se distingue des autres approches disponibles dans la littérature par sa simplicité tout en assurant une couverture maximale de pannes de 100 %. En effet, l’approche proposée est indépendante des outils externes permettant d’identifier les bits configurant les LUT qui sont obsolètes ou ne supportent pas les nouvelles générations des FPGA. Elle agit directement sur les fichiers générés par l’outil de synthèse adopté.


identifier: Diakité, Madjiguène Lalaïssa Oumarou  (2016). Traitement des eaux usées municipales par phanerochaete chrysosporium.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Eaux usées Épuration Traitement biologique.

subject: Eaux usées ménagères.

subject: Champignons Biotechnologie Développement.

subject: Biomatériaux Microbiologie.

subject: chrysosporium

subject: enzyme

subject: ligninolytique

subject: phanerochaete

subject: assainissement

subject: eaux usées municipales

subject: mycorémédiation

subject: fixation

abstract:
La présence de nombreux micropolluants récalcitrants identifiés dans les rejets d’effluents cause des préoccupations de plus en plus croissantes. Bien qu’il existe diverses méthodes de traitements, celles-ci sont cependant économiquement pas viables. C’est dans ce cadre que s’inscrit cette présente étude dont le but est de développer une stratégie biotechnologique (mycoremédiation) économiquement viable, écologique et efficace afin d’assurer l’assainissement des eaux usées domestiques ainsi que l’élimination de ces micropolluants. Cette technique relativement récente consiste à exploiter la capacité de certains champignons à dégrader une large gamme de polluants grâce aux enzymes qu’elles sécrètent. Dans la présente étude, le champignon de la pourriture blanche Phanerochaete chrysosporium a été utilisé pour la fabrication de greffons afin de produire une qualité d’effluents acceptable avant leur rejet dans le milieu récepteur.

La première partie du protocole expérimental a consisté à cultiver Phanerochaete chrysosporium sur divers support de formes et de matières différentes. Le polyuréthane et le polyéthylène ont accusé une meilleure croissance. Cependant, le choix s’est porté sur les pastilles de Dégrémont, car le polyuréthane et le polyéthylène étaient trop volumineux. La seconde partie a évalué l’efficacité du traitement fongique sur une eau usée municipale au moyen de différents tests (DCO, DBO5, MES, Phosphore, Azote etc.) et sous différentes conditions de cultures (pH, température etc.). Il ressort au terme des expériences que les milieux traités avec les greffons présentent une meilleure qualité que les milieux traités uniquement avec Phanérochaete chrysosporium. La troisième partie de l’étude a porté sur la quantification de la production enzymatique (MnP et LiP) avec et sans support afin d’observer l’effet du support sur cette production. Les résultats indiquent des abattements de DCO et de DBO5 de 98 % et 97 % respectivement. Une diminution des MES de 44% est également observée. Les résultats montrent également que les greffons de pastilles de Degrémont amélioreraient la production enzymatique et qu’ils auraient également la capacité de s’opposer à la variation de pH. Le criblage permettant de déterminer les limites du procédé indique que 50 à 75 greffons, un pH de 4,5 à 5,5 et une température de 25°C à 35°C sont nécessaires pour un meilleur traitement fongique. Au delà et en dessous de ces valeurs, le traitement n’est plus aussi efficace.


identifier: Ben Younes, Hajer  (2016). Simulation de la couche limite atmosphérique sur un couvert forestier en terrain avec orographie.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Couche limite (Météorologie) Dynamique des fluides Modèles mathématiques.

subject: Dynamique des fluides numérique Modèles mathématiques.

subject: Couvert forestier Dynamique des fluides Modèles mathématiques.

subject: Turbulence atmosphérique.

subject: Énergie éolienne Simulation par ordinateur.

subject: écoulement

subject: orographie

subject: vent

subject: modèle hybride

subject: terrain complexe

subject: terrain forestier

abstract:
Le secteur éolien est en pleine expansion et la ressource éolienne n’est pas encore exploitée au maximum, d’où l’importance de mieux comprendre le comportement de la ressource vis-à-vis des changements climatiques et des changements de type de surface. Il existe plusieurs modèles pouvant reproduire adéquatement l’écoulement sur terrain d'orographie relativement simple, ou sur couverture forestière homogène horizontalement. Cependant, la complexité de l'orographie et l’hétérogénéité horizontale de la couverture forestière augmentent la complexité des phénomènes et l'intensité de la turbulence. Sur ce type de terrain, les modèles mathématiques deviennent moins précis et leurs solutions numériques nécessitent souvent d’énormes coûts de calcul. Dans le cadre de cette étude, seulement un état de stabilité neutre de la couche limite atmosphérique (CLA) est considéré. L’interaction de la ressource éolienne avec la forêt est examinée, en présence d’une orographie relativement complexe. La prédiction de l’écoulement de la CLA neutre en terrain avec orographie et couvert forestier présente plusieurs défis liés au coût numérique, au traitement des conditions aux frontières, ainsi qu’à l’adaptation de la calibration du modèle de turbulence.

Dans un premier temps, le modèle de simulation k-ε résolvant les équations de Navier-Stokes moyennées par la technique de Reynolds (RANS) est implanté sous OpenFOAM. Il a été démontré que ce modèle représente adéquatement l’écoulement proche de la paroi (couche de surface, CS) où l’écoulement est isotrope, mais qu’il ne peut reproduire adéquatement les caractéristiques de l’écoulement lorsqu’il est fortement non isotrope. Afin d’améliorer la prévision du vent en terrain avec orographie et couvert forestier, un modèle hybride composé du modèle de fermeture k-ε proche de la surface couplé à un modèle de grandes échelles (LES) plus loin de la paroi est proposé. Le modèle k-ε est utilisé comme modèle de fermeture de sous maille dans la région LES. Ce modèle hybride présente un compromis entre précision et temps de calcul.

Des simulations de la CLA sur terrain plat rugueux et sur couvert forestier homogène sont réalisées pour valider le modèle hybride proposé, déterminer ses limitations et identifier ses possibilités d'amélioration. Sur terrain plat rugueux, les résultats numériques montrent que le modèle k-ε utilisé par le modèle hybride proposé dans la région proche de la paroi prévoit convenablement la CS. Des erreurs numériques sont toutefois observées proche de la paroi. Le modèle hybride reproduit d’une façon réaliste l’écoulement, sauf dans la zone de transition entre les simulations de type RANS et de type LES. Sur terrain plat avec couvert forestier homogène horizontalement, le modèle hybride proposé reproduit les observations à l’intérieur de la forêt. Au-dessus de la forêt, les résultats du modèle hybride proposé est en accord qualitatif avec les mesures. Ensuite, les deux modèles ont été testés à l’aide de mesures en soufflerie sur une colline tridimensionnelle sans couvert forestier et sur une colline bidimensionnelle couverte par une forêt homogène horizontalement. Comparativement aux observations, le modèle hybride reproduit d’une façon adéquate l’écoulement de la CLA en terrain avec orographie et forêt, et ce, avec un niveau de précision assez élevé sans nécessiter d’énormes coûts numériques comme c'est généralement le cas pour les LES de CLA.


identifier: Duchène, Simon  (2016). Conception et validation d'un protocole d'entraînement pour réduire l'impact d'une tâche perceptivo-cognitive sur la performance motrice.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Cognition Effets de l'exercice sur.
Cibles (Sports) Logiciels.
Apprentissage cognitif.
Athlètes Prise de décision.
Activité motrice.
Charge de travail.
Hockey Entraînement.
3d
3d-mot
double
mot
multiple
object
tâche
tracking
entraînement cognitif
charge cognitive
suivi de cibles (MOT)
performance motrice

abstract:
Le sport d’élite demande l’implication physique et cognitive (capacités d’anticipation, vision du jeu, attention, etc.) d’un athlète. En situation de jeu, les ressources cognitives d’un athlète sont divisées entre le contrôle moteur et l’attention (assimilation de plusieurs informations : positions de l’objectif, celles de ses coéquipiers, celle de ses adversaires, etc.). Cette division des ressources cognitives fait en sorte que le niveau de performance motrice est diminué. Le 3D-MOT (Multiple Object Tracking 3D) est une tâche cognitive qui a été utilisé pour simuler les capacités cognitives sollicités en situation de match. Dix joueurs élite de hockey ont été recrutés (cinq dans le groupe expérimental et cinq dans le groupe contrôle). Ils ont procédé à cinq séances d’entraînement au 3D-MOT et les effets de cet entraînement sur la performance motrice ont été étudiés. Deux séances (pré et post entraînement) ont permis d’acquérir les mouvements du haut du corps selon différents types de manipulation de rondelle (simple, avec prise de décision, avec 3D-MOT, avec 3D-MOT et prise de décision).

Le 3D-MOT simple ou combiné à la prise de décision a eu comme effet de ralentir le mouvement de maniement de la rondelle (les vitesses angulaires articulaires et les vitesses moyennes de la rondelle ont été réduites). Il y a eu une progression significative de la capacité de suivi au MOT chez le groupe expérimental (+41.6%, p<0.01).

Après entraînement, le groupe expérimental a montré une capacité à exercer le maniement de rondelle, sous contrainte cognitive, de façon plus rapide qu’en séance 1. L’impact du 3D-MOT simple ou combiné à la prise de décision sur la performance motrice a été moins important. Les résultats montrent qu’un entrainement perceptivo-cognitif permet de diminuer les effets d’une charge cognitive sur la performance motrice en permettant un mouvement plus rapide sans pour autant l’altérer.


identifier: Viot, Loredan  (2017). Évaluation du potentiel de valorisation des réseaux de câbles électriques issus d'un aérodyne en fin de vie.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
cuivre
fin de vie
pouvoir calorifique
énergie

abstract:
Le cuivre est un matériau très couramment utilisé, mais les  gisements naturels concentrés diminuent et son recyclage  devient incontournable. Dans le cadre de l’évaluation de la  gestion de fin de vie des aérodynes, la prise en compte des  matériaux, tel que le cuivre, devient donc pertinente.

Habituellement, les appareils sont découpés grossièrement pour séparer les différents matériaux, principalement l’aluminium et donc seule une fraction du câblage électrique  est récupérée. Une opération spécifique de retrait du câblage avant le découpage de l’appareil pourrait améliorer les taux de recyclage du cuivre et diminuer la quantité d’impureté dans la fraction aluminium.

Le travail réalisé comporte deux volets : d’une part, l’évaluation du gisement potentiel de cuivre contenu dans le  câblage électrique d’un avion en fin de vie et, d’autre part, sa caractérisation en vue d’un traitement thermique.

L’évaluation de cette opération a été réalisée sur un appareil réel dans le cadre du développement d’une plate-forme de démantèlement. Les principaux objectifs étaient d’évaluer le gisement de cuivre contenu dans les câbles électriques, les possibilités de séparation des matériaux qui les composent par voies mécanique et thermique  et leur potentiel énergétique.

Les résultats obtenus sont encourageants. Le gisement en cuivre contenu dans le câblage représente 1 à 2 % du poids de l’appareil étudié. Après broyage des câbles, les fractions métallique et plastique sont désunies et donc séparables. La simulation d’un traitement thermique a également montré un bon  niveau de séparation des fractions avec 98,5 % d’enlèvement de la fraction plastique et une valeur énergétique moyenne des cables de 4 MJ/kg. Le choix d’une voie ou d’une autre est donc possible. Mener ce raisonnement sur l’ensemble des matériaux permettrait de sélectionner les meilleurs techniques applicables.


identifier: Jaafar, Mohamad Ali  (2016). Modélisation de la dynamique de la croissance dendritique des corps purs à la rupture de surfusion.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Dendrites (Cristallographie) Modèles mathématiques.

subject: Interfaces solide-liquide Propriétés thermiques.

subject: Surfusion.

subject: Chaleur Stockage.

abstract:
Le stockage de l’énergie constitue un besoin technique en forte croissance afin d’ajuster la production à la consommation de l’énergie. Parmi les différentes techniques, le stockage thermique de l’énergie par chaleur latente, basé sur l’énergie mise en jeu lorsqu’un matériau change de phase, attire particulièrement l’attention des communautés scientifiques et industrielles. La performance des systèmes, dans lesquels les changements d’états liquide-solide ont lieu, dépend fortement du processus de cristallisation des matériaux à changement de phase (MCP) employés. Pour les corps purs, plusieurs comportements bien distincts sont observés selon le degré de surfusion (différence entre la température d’équilibre liquide-solide et celle du liquide au sein duquel apparaît le premier germe solide). Pour un degré de surfusion faible, la solidification est caractérisée par une interface nette (i.e. problème classique de Stefan). En revanche, lorsque le degré de surfusion augmente suffisamment, la rupture de cette surfusion entraîne la formation de dendrites qui se propagent rapidement et loin du point de germination. Cette croissance dendritique permet une remontée rapide à la température d’équilibre liquide solide, puis est suivie par la solidification complète de l'échantillon.

La croissance dendritique résulte d’interactions complexes entre de nombreux effets physiques et thermiques au niveau de l'interface. Même si les lois physiques élémentaires sont assez bien connues et si de nombreux travaux numériques et/ou expérimentaux ont été menés, plusieurs questions restent sans réponse lorsqu’on aborde le problème dans sa globalité.

Cette thèse, collaboration entre le Laboratoire de Thermique, Énergétique, et Procédés de l’Université de Pau et des Pays de l’Adour et le groupe de recherche industrielle en technologie de l’énergie et en efficacité énergétique (t3e) de l’Ecole de Technologie Supérieure de Montréal, constitue la première étape d’un projet de recherche dont le but est d’étudier la phase dendritique lors de la rupture de surfusion des matériaux à changement de phase.

L'étude numérique s’appuie sur un code développé en interne (en C++), qui résout le problème de la croissance dendritique en modélisant l'évolution bidimensionnelle de l'interface liquide-solide en tenant compte de tous les effets thermodynamiques, géométriques, et thermiques. Le modèle proposé néglige la dépendance des propriétés thermophysiques en température, ainsi que la convection thermique naturelle au sein du liquide. La résolution numérique est basée sur une approche de suivi explicite d'interface (front tracking method) à double maillage ; un maillage cartésien des volumes finis pour la résolution des équations de transferts thermiques dans les phases liquide et solide, et un maillage mobile complétement indépendant d'ensemble des points discrets pour suivre le déplacement de l'interface.

Dans un premier temps, le modèle mathématique ainsi que les méthodes de discrétisation et de résolution mises en oeuvre sont présentés. La méthode numérique ainsi que les techniques numériques employées sont ensuite validées, d’une part, par un cas de solidification circulaire stable, où les vitesses des points d’interface sont homogènes et l’interface reste stable et garde sa géométrie circulaire initiale, et d’autre part, par le concept du rayon critique de la nucléation homogène. Des cas instables, correspondants aux formes cristallines de « four-fold » et « six-fold », sont présentés validant l’interaction des différents paramètres. Enfin, l’évolution de l’interface ainsi que les phénomènes associés sont décrits en termes des effets d’anisotropie et des conditions thermiques locales.

Dans un deuxième temps, l’effet sur la croissance dendritique d’un champ de température non-homogène au sein du liquide à l’instant de la nucléation est étudié. Le gradient thermique macroscopique est imposé au niveau des deux frontières haute et basse alors que les frontières gauche et droite sont adiabatiques. On observe que les conditions adiabatiques limitent la croissance dans les directions horizontales, alors que la croissance est plus évoluée dans les directions verticales. L’analyse de différents critères permet de conclure que les vitesses des têtes des branches ne sont liées qu’à la température locale. On montre également un lien étroit entre la vitesse de propagation de l’interface et le transfert de chaleur local : lorsque la dendrite se propage rapidement (par rapport à la dynamique de propagation de la chaleur), elle se trouve dans une zone non impactée par l’apport de chaleur, alors la dynamique de l’interface n’est pas influencée par la libération de l’énergie associée à son mouvement. Dans le cas opposé, où la vitesse de l’interface est plus lente, la dendrite se trouve dans une zone réchauffée par l’énergie libérée et sa propagation est donc freinée. Ainsi, même si les effets d’anisotropie traduits par l’équation de Gibbs-Thomson ont une influence, il existe, dans certaines situations, une rétroaction thermique capable d’amplifier ces effets. On montre également que la variation de la longueur totale de l’interface et sa surface totale (surface de la phase solide) sont indépendantes du gradient macroscopique imposé par les conditions aux limites, mais seulement liées au degré de surfusion. De même le rapport de la longueur sur la surface tend vers une valeur asymptotique quasi-identique dans toutes nos simulations, et donc indépendante de la surfusion ou du gradient macroscopique imposé. Enfin, même si la surfusion a des effets sur la topologie des dendrites, il est montré que l’asymétrie d’une dendrite ne dépend que du gradient macroscopique thermique.

La partie expérimentale s’est limitée, par manque de temps, à la conception et au montage d’un banc d’essai capable de visualiser la phase dendritique dans différentes conditions géométriques et thermiques. En effet, il est conçu de sorte que, d’une part, l’épaisseur de la couche liquide soit modifiable en permettant plusieurs types d’étude, et d’autre part, le gradient thermique au sein du liquide surfondu créé par le système de refroidissement soit contrôlé.


identifier: Shoari, Niloofar  (2016). Quantitative analysis of left-censored concentration data in environmental site characterization.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Sites contaminés Évaluation.

subject: Observations censurées (Statistique)

subject: Statistique mathématique.

subject: Incertitude de mesure.

subject: Distribution (Théorie des probabilités)

subject: Statistique non paramétrique.

subject: Statistiques d'ordre.

subject: Modèles multiniveaux (Statistique)

subject: Sols Échantillonnage.

subject: estimateur

subject: Kaplan

subject: maximum

subject: Meier

subject: vraisemblance

subject: observations censurées à gauche

subject: caractérisation de sites

subject: estimation du maximum de vraisemblance

subject: régression sur les statistiques d’ordre

subject: modèles à effets mixtes

abstract:
A key component of site characterization is the statistical analysis of contaminant concentrations in soil, water and air samples. Such analysis can pose challenges due to the presence of nondetects or left-censored observations, which are measurements smaller than a detection limit. Censored values should be accounted for because they do not imply the absence of contamination, but the insufficient accuracy of the measuring instruments. Indeed, trace levels of hazardous pollutants can pose risks to the human health and the environment. Even if an environmental investigation achieves a representative sample of concentration data according to sound analytical protocols and data validation procedures, improper statistical analyses that do not properly accommodate censored observations may not represent actual site conditions. Obviously, remedial designs based on a distorted view of the contamination condition could be ineffective and not sustainable environmentally and economically.

The main goal of this research is to scrutinize the impact of left-censored values on site characterization outcomes. To this end, we explore different statistical methods (i) to estimate descriptive statistics, (ii) to quantify uncertainty around estimates, and (iii) to examine potential dependencies across observations due to clustering as an inherent part of sampling techniques. Substituting censored values with an arbitrarily selected constant is commonly practiced by both practitioners and researchers. In contrast, there are a number of parametric and non-parametric methods that can be used to draw inferences from censored data, and therefore, provide a more realistic insight into a contamination problem. Parametric methods, such as maximum likelihood and regression-based procedures, estimate descriptive statistics through fitting a parametric distribution to data. Due to the right-skewed shape of concentration data, gamma, Weibull, and lognormal distributions are the most plausible parametric models, with the latter being the most commonly used in environmental studies. Non-parametric procedures such as the Kaplan-Meier method, however, do not require any distributional assumption.

This study employs a comprehensive data simulation exercise, in which the true underlying distribution is known, to evaluate the performance of parametric and non-parametric estimators based on a large number of scenarios differing in censoring percent, sample size, and data skewness. This research also highlights the importance of investigating the robustness of parametric methods against model misspecifications. Using simulated data, we elucidate how substituting censored observations provides biased estimates and why it should be avoided even for data with a small percentage of censoring. We found that the maximum likelihood method based on the lognormality assumption is highly sensitive to data skewness, sample size, and censoring percentage. While the lognormal maximum likelihood method is mainly used in environmental studies, our findings point out that caution should be exercised in assuming a lognormal density distribution of data. Instead, we recommend the maximum likelihood estimator based on a gamma distribution, regression-based methods (using either a lognormal or gamma distribution), and the Kaplan-Meier technique. With respect to quantifying the uncertainty around estimates for real concentration data, in which the true structure of data is unknown, we evaluate the performance of parametric and non-parametric estimators employing a bootstrapping technique. The conclusions drawn from bootstrapping of real data are in accordance with those inferred from the simulated data.

An important part of this research investigates the presence of correlation, associated with sampling techniques, among concentration observations. We provide statistical and conceptual backgrounds as well as motivations for mixed effects models that are able to accommodate dependence across data points while accounting for censored observations. Standard statistical methods assume that samples of concentration data are independent. However, in environmental site characterization studies, this assumption is likely to be violated because concentration observations collected, for example, from the same borehole are presumably correlated. This can in turn affect sample size determination procedures. We therefore employ a mixed effects model to capture potential dependencies and between group variability in data. The relevance of the estimated between-borehole variability is explained in terms of determining the optimal number of boreholes as well as samples to be collected from each borehole. Our proposed mixed effects model also provides insights into the vertical extent of contamination that can be useful in designing remediation strategies.

The findings of this doctoral research help increase the awareness of the scientific community as well as practitioners, exposure assessors, and policy-makers about the importance of censored observations. Aiming at unification of the field, this thesis contributes to literature by improving our understanding of the comparative aspects of different statistical methods in the context of site characterization studies. It thus offers considerable promise as a guideline to researchers, practitioners, and decision-makers.


identifier: Guessoum, Djamel  (2016). Adaptation dynamique des services dans l'informatique ubiquitaire par utilisation de similarité contextuelle.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Informatique omniprésente.

subject: Informatique sensible au contexte.

subject: Informatique sémantique.

subject: Regroupement des documents (Informatique)

subject: Raisonnement par cas.

subject: Géolocalisation.

subject: adaptation

subject: sémantique

subject: service

subject: similarité

subject: informatique ubiquitaire

subject: informatique diffuse

subject: contexte de référence

subject: sensibilité au contexte

subject: prédiction de la localisation

subject: Clustering

abstract:
L’informatique diffuse ou ubiquitaire est une technologie récente qui a émergé de la convergence de plusieurs technologies : l’informatique conventionnelle où le PC est l’entité centrale de traitement de l’information, les systèmes distribués, les réseaux de télécommunications, l’électronique, les systèmes embarqués et finalement Internet. L’idée principale est que la technologie puisse s’adapter aux préférences de l’humain tout en restant transparente. L’objectif de l’informatique ubiquitaire est de permettre l’interconnexion de tous les domaines de la vie en permettant la circulation ubiquitaire des données. L’interaction et l’adaptation transparente de l’environnement avec l’utilisateur est fondée sur le concept de contexte et la conception d’applications sensibles à ce contexte et à ses changements. Les informations du contexte sont acquises à partir de capteurs physiques ou virtuels. Elles sont stockées et mises sous une forme adéquate au modèle du contexte. Elles sont ensuite utilisées par des niveaux d’abstraction supérieurs pour produire les actions requises adaptées à l’utilisateur.

L’adaptation des services fournis à un utilisateur dans un system informatique diffus ou SID est le but de notre travail. En informatique diffuse, l’adaptation des services est un processus dynamique, où les services sont offerts à un utilisateur d’une façon individuelle, d’une manière réactive, en réponse à un changement d’état du contexte ou proactive qui prédit un changement du contexte et réagit en conséquence. Notre présent travail est essentiellement un pas dans cette direction. Il consiste à présenter une approche d’adaptation des services par l’exploitation des similarités entre un contexte courant et des contextes de référence à l’aide de mesures de similarités sémantiques. Le contexte sera défini, modélisé et utilisé comme un facteur : 1) de sélection et d’amélioration des services fournis et 2) de prédiction du contexte future afin de permettre la proactivité de l’adaptation des services.


identifier: Franiatte, Stéphane  (2017). Propagation d'une onde de choc sur une ligne de transmission protégée par des parafoudres : résolution d'un modèle non linéaire par Recuit Simulé.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Parafoudres.

subject: Ondes électriques Propagation Modèles mathématiques.

subject: Recuit simulé.

subject: Électricité Distribution Haute tension.

subject: ligne

subject: linéaire

subject: modèle

subject: non

subject: non-linéaire

subject: transmission

subject: système d’équations non linéaires

abstract:
Le but des parafoudres est de détourner les courants transitoires potentiellement dommageables en toute sécurité vers la terre, grâce au changement des propriétés conductrices de leur varistance. Dans le secteur de l'énergie, ils sont souvent utilisés pour protéger des équipements précieux, connectés à des lignes de transmission, contre les surtensions dues à la foudre. Un parafoudre a une résistance très élevée pendant le fonctionnement normal du système, qui devient relativement très faible pendant les surtensions transitoires, permettant la déviation du courant de choc vers la terre. Par conséquent, la caractéristique de tension en fonction du courant du parafoudre est non linéaire.

L’analyse transitoire d'un circuit contenant des éléments non linéaires est habituellement réalisée dans le domaine temporel, ces éléments étant le plus souvent représentés via des fonctions linéaires par morceaux. Les dépendances en fréquence des propriétés des conducteurs du circuit doivent toutefois être obtenues par d'autres méthodes; des approximations sont alors nécessaires dans le calcul des impédances équivalentes du circuit.

(Fortin et al., 2002) proposent une approche où l'étude de la performance des parafoudres et la résolution du circuit sont effectuées dans le domaine fréquentiel. Les réponses du circuit incluant les parafoudres sont calculées, puis la tension et le courant à travers les parafoudres dans le domaine temporel sont obtenus en utilisant la transformée de Fourier inverse. Cette approche a l’avantage de permettre une prise en compte complète des dépendances en fréquence des conducteurs.

Ce travail propose et évalue une méthode de résolution numérique alternative à celle de (Fortin et al., 2002), permettant d’assurer la résolution du système d’équations non linéaires conçu par les auteurs. Le problème de résolution du système est transformé en problème d’optimisation globale, par la formulation d’une fonction objectif à partir du système à résoudre; les minimums globaux de cette fonction seront alors également des solutions du système d'origine. La tâche d'optimisation globale est réalisée par la méthode stochastique du Recuit Simulé (RS).


identifier: Lafi, Sabeur  (2016). A new hardware abstraction-based radiofrequency design methodology : foundations and case studies.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Transmission sans fil Appareils et matériel Conception et construction.

subject: Radio Appareils et matériel Conception et construction.

subject: Conception de systèmes Automatisation.

subject: Cadres d'applications (Informatique)

subject: SysML (Informatique)

subject: abstraction

subject: approche

subject: cycle

subject: matériel

subject: matrice

subject: méthodologie

subject: Q

subject: méthodologie de conception radiofréquence

subject: modélisation en SysML

subject: vérification de cohérence

subject: transformation de modèles

abstract:
The need for radio systems is in growth due to the particular success of cellular and Wireless devices. On the one hand, the emergence of new applications and services raises consumer expectations regarding future radio systems’ performance. On the other hand, radio design is becoming more challenging due to multi-standard functionality, spectrum crowdedness and harsh operating environments. In order to keep pace with the emerging requirements, notable advances have taken place in digital design either in implementation technologies or in design approaches and tools. On the radiofrequency side, many promising technologies are being developed to enhance radio systems capability but little interest is dedicated to the improvement of design approaches and tools. To bridge this gap, several design challenges should be addressed especially in terms of productivity, design collaboration, automation and reuse as well as ensuring better technology insertion.

To tackle all these challenges, it is necessary to ameliorate the design approaches, overcome technology-dependence and raise the abstraction level in today’s radiofrequency design practice in order to decouple the radio functionality from the underlying technology. In the light of this observation, we dedicate this thesis to the elaboration of a new radiofrequency design methodology based on hardware abstraction. Its first section investigates the limitations of current RF design tools and approaches. The following one presents an alternative framework that tackles the issues of automation, design collaboration and reuse. The proposed framework is based on a comprehensive abstraction strategy that combines intensive modeling activity and handful abstraction mechanisms to enable higher design automation and agility. The last section is dedicated to the validation of the proposed framework through selected case studies.


identifier: Essou, Gilles René Comlan  (2016). Potentiel des données de précipitation et température des réanalyses atmosphériques en modélisation hydrologique.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Modèles hydrologiques Modèles mathématiques.

subject: Hydrologie Méthodes de simulation.

subject: Précipitations (Météorologie) Mesure.

subject: Température atmosphérique Mesure.

subject: Hydrologie des bassins hydrographiques Canada.

subject: Hydrologie des bassins hydrographiques États-Unis.

subject: réanalyse

subject: données d’observation

subject: modélisation hydrologique

subject: calage

subject: densité de stations météorologiques

abstract:
La faible couverture spatiale des stations météorologiques dans plusieurs régions au monde limite la capacité des modèles hydrologiques à simuler les débits en rivière.

L’objectif de cette thèse est d’évaluer le potentiel des réanalyses atmosphériques comme alternative aux stations météorologiques afin de pallier le déficit d’information dans les régions où ces stations sont clairsemées ou inexistantes. Pour ce faire, des données de précipitation et température de trois réanalyses atmosphériques globales récentes (ERAIntérim, CFSR et MERRA) ont été utilisées comme intrants météorologiques d’un modèle hydrologique pour simuler des débits moyens journaliers provenant de plus de 800 bassins versants situés dans différentes régions climatiques aux USA et au Canada.

Dans un premier temps, une pré-validation de jeux de données de précipitation et température des réanalyses a été faite en les comparant à des jeux de données d’observation à travers les USA, où la couverture spatiale des stations météorologiques est élevée. Chacun des jeux de données a ensuite été utilisé pour caler un modèle hydrologique et pour simuler des débits moyens journaliers provenant de 370 bassins versants aux USA. Les résultats ont montré que la température des réanalyses était similaire à celle des observations sur la majeure partie des USA. Par contre, la précipitation des trois réanalyses globales était biaisée, surtout durant l’été et l’hiver dans le Sud-Est des USA. En dépit de ces biais, les débits simulés contraints par les données des réanalyses étaient similaires à ceux forcés par les observations, sauf dans les régions climatiques Continentales et Subtropicales humides, où l’inadéquate saisonnalité de la précipitation des réanalyses a dégradé la qualité des débits simulés.

Ensuite, au Canada où la couverture spatiale des stations météorologiques est plus faible, la précision des débits simulés pour 316 bassins versants en utilisant des données de réanalyses a été comparée à celle des débits simulés en utilisant des données d’observation, en fonction de la densité de stations météorologiques des bassins versants. Les résultats ont montré que les débits simulés en utilisant les données de précipitation et température de CFSR étaient généralement similaires à ceux simulés en utilisant des données d’observation sur grille, quelle que soit la densité de stations météorologiques. Par contre, ERA-Interim et MERRA ont significativement mieux performé que les données d’observation dans la région de montagne, notamment lorsque la densité de stations météorologiques était inférieure à 1 station pour 1000 km2.

Enfin, les impacts de la combinaison des trois réanalyses atmosphériques globales et des données d’observation sur la précision des débits simulés ont été évalués. Deux approches de combinaison des bases de données ont été considérées. L’une consiste à utiliser une moyenne pondérée des intrants météorologiques (précipitation et température) de toutes les bases de données, pour caler le modèle hydrologique et pour simuler les débits. La seconde approche consiste à utiliser séparément les intrants météorologiques et à calculer une moyenne pondérée des différents hydrogrammes simulés. Les résultats ont montré des améliorations significatives sur la précision de débits simulés tant en combinant les intrants météorologiques qu’en combinant les hydrogrammes simulés, pour la plupart des bassins versants au Canada et aux USA. Par ailleurs, dans 100% des cas où la précision des débits simulés en utilisant uniquement des données d'observation est faible (correspondant à une valeurs du Nash-Sutcliffe < 0,5), la prise en compte des données des réanalyses a permis d’améliorer considérablement la précision des débits simulés (valeurs de Nash-Sutcliffe augmentées d’au moins 0,3).

Globalement, les résultats de cette thèse suggèrent que les données de précipitation et température provenant des réanalyses atmosphériques globales peuvent être utilisées pour les études de modélisation hydrologique dans les régions où il y a peu de stations météorologiques. Toutefois, puisque le potentiel des données de précipitation et température des réanalyses varie spatialement, elles doivent néanmoins être utilisées avec précaution dans les études hydrologiques.


identifier: Basueny, Asmaa  (2016). Complex modulus and fatigue baviour of recycled hot mix asphalt : laboratory investigation and modelling at the material levels.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Revêtements en asphalte Recyclage Propriétés mécaniques.

subject: Revêtements en asphalte Recyclage Fatigue.

subject: Revêtements en asphalte Recyclage Adjuvants.

subject: Revêtements en asphalte Recyclage Modèles mathématiques.

subject: Chaussées Comportement Essais.

subject: bitumineux

subject: complexe

subject: granulat

subject: module

subject: recycle

subject: granulats bitumineux recyclés (GBR)

subject: performances de laboratoire

subject: l’approche phénoménologique

subject: durée de vie en fatigue

subject: modèles prédictifs de fatigue

abstract:
The amount of available RAP (Recycled Asphalt Pavement) material in Canada is considerable and continually increasing, and the use of RAP as a component in new mixes is strongly supported by the asphalt industry. However, the use of mixtures containing RAP has not been investigated in great detail, so it is essential to explore whether this material has a positive effect on the fatigue life of asphalt pavement.

Fatigue from repeated traffic loading, is considered one of the major distress occurring in flexible pavement systems. Previous studies have been conducted to understand how fatigue appears in pavement and how to model this phenomenon. However, there are no research studies in this area that works on developing prediction models for mixtures containing RAP.

The objectives of this study are to evaluate the impact of the addition of RAP on complex modulus and fatigue, and to modify the fatigue prediction equation accordingly. For that, tension-compression complex modulus tests at various frequencies and temperature were performed, as well as tension-compression fatigue tests. A total of 11 mixes, with one type of RAP, four different percentages of RAP (0%, 15%, 25%, and 40%), one type of Virgin aggregate, and two types of asphalt binders, were made in two different production methods: RAP added Cold or RAP added Hot. Also those mixtures include samples of aged RAP which will be blended with new aggregate and new asphalt materials to produce different recycled mixtures.

The results have shown that the dynamic modulus of the recycled mixtures made with RAP added hot show some differences from the control mixture and control mixture incorporating RAP (25% and 40%) were found at the higher and lower test temperatures, but the 15% RAP mixture had dynamic modulus curves similar to that of the control mixture.

Fatigue test results show that adding up to 25% RAP had little effect on fatigue performance. However fatigue life increased with the addition of 40% RAP. Fatigue prediction models were improved with considering the inclusion of added RAP up to 25% and up to 40% using the phenomenological approach and presented in verification of the two failure criteria. Those models provide prediction of the fatigue life of the recycled mixtures throughout the results of fatigue tests of the mixture containing no RAP. Mathematical models to predict the fatigue life of the recycled mixture were also developed.


identifier: Ben Mosbah, Abdallah  (2017). New methodologies for calculation of flight parameters on reduced scale wings models in wind tunnel.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Souffleries aérodynamiques Modèles réduits.

subject: Circulation aérienne Modèles mathématiques.

subject: Avions Ailes

subject: Essais en soufflerie aérodynamique.

subject: Algorithmes optimaux.

subject: analyse aérodynamique

subject: optimisation

subject: intelligence artificielle

subject: aile déformable

subject: validation expérimentale

abstract:
In order to improve the qualities of wind tunnel tests, and the tools used to perform aerodynamic tests on aircraft wings in the wind tunnel, new methodologies were developed and tested on rigid and flexible wings models. A flexible wing concept is consists in replacing a portion (lower and/or upper) of the skin with another flexible portion whose shape can be changed using an actuation system installed inside of the wing. The main purpose of this concept is to improve the aerodynamic performance of the aircraft, and especially to reduce the fuel consumption of the airplane. Numerical and experimental analyses were conducted to develop and test the methodologies proposed in this thesis.

To control the flow inside the test sections of the Price-Païdoussis wind tunnel of LARCASE, numerical and experimental analyses were performed. Computational fluid dynamics calculations have been made in order to obtain a database used to develop a new hybrid methodology for wind tunnel calibration. This approach allows controlling the flow in the test section of the Price-Païdoussis wind tunnel.

For the fast determination of aerodynamic parameters, new hybrid methodologies were proposed. These methodologies were used to control flight parameters by the calculation of the drag, lift and pitching moment coefficients and by the calculation of the pressure distribution around an airfoil. These aerodynamic coefficients were calculated from the known airflow conditions such as angles of attack, the mach and the Reynolds numbers.

In order to modify the shape of the wing skin, electric actuators were installed inside the wing to get the desired shape. These deformations provide optimal profiles according to different flight conditions in order to reduce the fuel consumption. A controller based on neural networks was implemented to obtain desired displacement actuators.

A metaheuristic algorithm was used in hybridization with neural networks, and support vector machine approaches and their combination was optimized, and very good results were obtained in a reduced computing time.

The validation of the obtained results has been made using numerical data obtained by the XFoil code, and also by the Fluent code. The results obtained using the méthodologies presented in this thesis have been validated with experimental data obtained using the subsonic Price-Païdoussis blow down wind tunnel.


identifier: Fu, Xiao Fan  (2016). Control and application of VSC-HVDC systems for grid connection.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Convertisseurs électriques.

subject: Réseaux électriques d'interconnexion.

subject: Intégration des énergies renouvelables.

subject: Électricité Distribution Haute tension.

subject: Électricité Transport Courant alternatif.

subject: Convertisseurs électriques Simulation par ordinateur.

subject: HVDC

subject: VSC

subject: VSC-HVDC

subject: contrôle deadbeat

subject: performances dynamiques

subject: UHVDC

subject: connexion en série

subject: tension continue égalisation

abstract:
Renewable energy sources with power generation are becoming increasingly distributed with generation facilities located far away from load centers. It is necessary to find a suitable transmission way to deliver power from power generation centers to different AC systems or between AC systems. From the technical and economical viewpoint, VSC-HVDC transmission has a number of potential advantages and applications. For example, VSCHVDC can control the active and reactive power independently and the power flow reversal happens without changing the voltage polarity; it can supply for the passive load and can operate without massive AC filters; Moreover, VSC-HVDC can be used in different locations such as large offshore or onshore wind farms and solar plants or other industrial installations.

This work focuses on the control and application of VSC-HVDC system. Firstly, in order to further exploit the benefits of VSC-HVDC system and improve its dynamic performance, three different control schemes are implemented and compared under the same conditions in the VSC-HVDC transmission system. Their advantages and disadvantages are described in detail. A two-terminal VSC-HVDC system is developed in MATLAB/SPS and the dynamic performance of the system is evaluated during system startup, grid voltage sags, and power reversal. The simulation results show that the implemented control schemes for VSC-HVDC system can improve dynamic performance during the aforementioned events. Different control schemes have different responses in the system performance. Thus, we can choose different control schemes according to the system control requirements and applications and the proposed abc-axis deadbeat control scheme provides a high performance control solution to the VSC-HVDC system.

As for the application of VSC-HVDC system to UHVDC transmission, currently most of converter stations for UHVDC operation in the existing projects are thyristor-based converter stations, which are usually constituted of series connection of two 12-pulse bridges of 400 kV each with a rated DC voltage of 800 kV per pole. Innovative solutions have been implemented to fully meet the extended requirements for ultra-high voltage bulk power transmission using thyristor-based converters. However, it has some disadvantages as well, such as facing the risk of commutation failure, power reversal taking place by reversal of current direction, reactive power, and active power being not able to be controlled independently, and requirements of costly DC-side and AC-side filters. In order to address those problems, VSC-based UHVDC technology is proposed. It examines the feasibility of connecting four voltage source converter (VSC) HVDC stations, each rated at 200 kV DC voltage, in series to form a pole UHVDC of 800 kV DC voltage. Different demanding tests such as step active and reactive power test and reversal of direction power flow test are implemented, and the feasibility is demonstrated by means of simulations using MATLAB/SPS.


identifier: Sauvé, Philippe  (2017). Analyse multicritère des mesures de lutte contre l'érosion côtière : développement d'un outil d'aide à la prise de décision.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Littoral Modifications Prévention.
Littoral Aménagement intégré.
Sols Protection.
érosion côtière
ingénierie côtière
outil d’aide à la décision
AHP
gestion intégrée des zones côtière

abstract:
Des solutions d’intervention sont nécessaires afin de protéger les infrastructures qui sont aménagées à proximité des littoraux pour supporter le développement socio-économique des régions maritimes et qui sont menacées par l’érosion côtière. Or, ces solutions d’intervention, implantées dans des systèmes côtiers uniques, présentent des effets et des répercussions spécifiques. De plus, la gestion des zones côtières est complexifiée par les activités socio-économiques qui impliquent une multitude d’acteurs aux intérêts divers.

Au Québec, les rapports d’analyse de solutions en érosion côtière considèrent majoritairement l’aspect technique lié à l’aménagement d’une solution d’intervention et négligent les aspects socio-économique et environnemental. Dans cette situation, des rétroactions potentielles sont délaissées, exposant ainsi le système côtier à des risques. La démarche employée repose sur un volet technique et un volet décisionnel dont la combinaison est démontrée dans le cadre d’une étude de cas.

Le volet technique a été réalisé avec les données de la baie de Plaisance aux Îles-de-la-Madeleine. Dans un premier temps, une caractérisation du système côtier a permis d’obtenir une description du site à l’étude. Sur cette base, une hauteur de vague significative de dimensionnement de 2,28 m pour une période de retour de 30 ans a été calculée. Dans un deuxième temps, les mesures de lutte contre l'érosion côtière (MLCEC) ont été catégorisées sous forme de fiches techniques pour faciliter l’analyse des caractéristiques de chacun d’eux. En s’appuyant sur ces informations, une préconception des MLCEC a permis de sélectionner des MLCEC applicables répondant aux normes d’ingénierie.

Le volet décisionnel a été formalisé avec la méthode d’analyse multicritère AHP. Trois organismes de la Gaspésie (Bonaventure, Comité ZIP Gaspésie et SCFG) consultés ont été utilisés pour comparer leurs priorités en matière de gestion de la zone côtière. Puis, ces priorités ont été employées pour hiérarchiser les MLCEC selon leurs caractéristiques intrinsèques. Finalement, quatre MLCEC ont été retenues, car elles se démarquaient dans le classement des organismes de référence. Les priorités de la ville de Bonaventure et de la SCFG sont similaires avec une priorisation des combinaisons des MLCEC Enrochement + recharge de plage (28,2 %) et Mur de protection + recharge de plage (28,3 %) respectivement. Le Comité ZIP Gaspésie se distingue en priorisant la recharge de plage (38,1 %). Un classement des MLCEC en fonction d’une estimation du coût est établi et un indicateur d’efficience est calculé. La MLCEC Enrochement + recharge de plage est la solution identifiée par cet indicateur pour la ville de Bonaventure (1,13) et la SCFG (1,12), alors que la recharge de plage est toujours la solution favorisée par le Comité ZIP Gaspésie (1,31). Sur la base de ces trois éléments (AHP, estimation des coûts et indicateur d’efficience), les décideurs peuvent sélectionner une solution d’intervention en ayant un portrait global de leur milieu.

Cet ouvrage démontre l’utilité d’une démarche globale permettant d’élargir les bases de la prise de décision dans un contexte de sélection d’une MLCEC. La démarche pourrait être améliorée en y intégrant une équipe multidisciplinaire afin d’identifier avec précision les paramètres écologiques, hydrosédimentaires et sociaux influençant la sélection d’une solution d’adaptation des communautés côtières aux aléas côtiers.


identifier: Conrad, Héloïse  (2016). Élaboration d'un plan de transition et de mise en oeuvre pour améliorer la gestion de l'obsolescence dans une entreprise du secteur aéronautique.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Obsolescence Prévision.

subject: Aéronautique Appareils et matériel Gestion.

subject: Aéronautique Appareils et matériel Innovations.

subject: conception

subject: design

subject: obsolescence

subject: aéronautique

subject: gestion

subject: prévision

subject: transition

subject: science de la conception

abstract:
L’évolution technologique des composants électroniques entraîne des problèmes de gestion de l’obsolescence dans le secteur aéronautique. Les systèmes aéronautiques ont en effet des durées de vie nettement supérieures aux composants qu’ils contiennent. Cette différence de durée de vie et les normes strictes propres à l’aéronautique obligent les constructeurs à mettre en place une gestion efficace de l’obsolescence pour éviter les coûts supplémentaires de maintenance et de retards. De plus, à cause des faibles volumes de production qu’ils représentent, les constructeurs aéronautiques n’ont que peu de contrôle sur leur chaîne d’approvisionnement. La littérature offre beaucoup d’études sur l’obsolescence, appliquées à l’aéronautique. Les auteurs recommandent de mettre en place des processus de gestion et de prévision de l’obsolescence, et de construire des relations de collaboration avec leurs fournisseurs, qui ont plus de visibilité sur la chaîne d’approvisionnement.

Cette recherche présente d’abord l’élaboration d’une liste de critères de bonne gestion de l’obsolescence, ainsi que la création d’une méthode de génération de plan de transition et de mise en œuvre de l’amélioration de la gestion et de la prévision de l’obsolescence pour un cas concret. La méthode est créée pour un manufacturier aéronautique ne possédant pas de systèmes de gestion proactive ou de prévision de l’obsolescence. La création de la méthode s’est faite en suivant la méthodologie de la science de la conception, en impliquant les employés concernés par la gestion de l’obsolescence. La méthode comporte douze (12) étapes, amenant au développement du plan de transition et de mise en œuvre. Pour appliquer la méthode, divers entretiens individuels et de groupe ont été réalisés. Ces entretiens ont aussi permis de lister les critères de gestion et de prévision efficaces de l’obsolescence. Cette liste a été comparée avec les critères issus de la littérature.

En respect des besoins énoncés par les employés et des conseils d’un industriel expert en obsolescence des composants avioniques, le plan de transition et de mise en œuvre créé se divise en trois (3) phases : 1) amélioration de la gestion de l’obsolescence, 2) amélioration de la prévision de l’obsolescence et 3) gestion des fournisseurs. Même si le plan de transition n’a pas été appliqué dans l’entreprise partenaire, la méthode et le plan créé ont été approuvés par les employés et utilisateurs.


identifier: Tondji Chendjou, Yvan Wilfried  (2016). Morphing wing : experimental boundary layer transition determination and wing vibrations measurements and analysis.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Avions Ailes Essais.

subject: Pression Mesure Instruments.

subject: Souffleries aérodynamiques Écoulement Visualisation.

subject: Vibration (Aéronautique).

subject: transition

subject: zone

subject: aile déformable

subject: acquisition des données

subject: traitement des données

subject: analyse vibratoire

subject: thermographie infra-rouge

abstract:
This Master’s thesis is written within the framework of the multidisciplinary international research project CRIAQ MDO-505. This global project consists of the design, manufacture and testing of a morphing wing box capable of changing the shape of the flexible upper skin of a wing using an actuator system installed inside the wing. This changing of the shape generates a delay in the occurrence of the laminar to turbulent transition area, which results in an improvement of the aerodynamic performances of the morphed wing.

This thesis is focused on the technologies used to gather the pressure data during the Wind tunnel tests, as well as on the post-processing methodologies used to characterize the wing airflow. The vibration measurements of the wing and their real-time graphical representation are also presented. The vibration data acquisition system is detailed, and the vibration data analysis confirms the predictions of the flutter analysis performed on the wing prior to Wind tunnel testing at the IAR-NRC.

The pressure data was collected using 32 highly-sensitive piezoelectric sensors for sensing the pressure fluctuations up to 10 KHz. These sensors were installed along two wing chords, and were further connected to a National Instrument PXI real-time acquisition system. The acquired pressure data was high-pass filtered, analyzed and visualized using Fast Fourier Transform (FFT) and Standard Deviation (SD) approaches to quantify the pressure fluctuations in the wing airflow, as these allow the detection of the laminar to turbulent transition area. Around 30% of the cases tested in the IAR-NRC wind tunnel were optimized for drag reduction by the morphing wing procedure. The obtained pressure measurements results were compared with results obtained by infrared thermography visualization, and were used to validate the numerical simulations.

Two analog accelerometers able to sense dynamic accelerations up to ±16g were installed in both the wing and the aileron boxes to obtain the vibration sensing measurements. The measured accelerations were acquired by an NI real-time acquisition system using LABVIEW software for a real-time graphical visualization. The recorded data were then analyzed and the analysis indicated that no aeroelastic phenomenon occurred on the model during the wind tunnel tests, at speeds of 50 m/s and 80m/s.


identifier: Boughari, Yamina  (2017). Flight control optimization from design to assessment application on the Cessna Citation X business aircraft.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Avions Systèmes de commande.

subject: Avions d'affaires Stabilité.

subject: Systèmes de commande (Vol) Conception et construction.

subject: Systèmes de commande (Vol) Modèles mathématique.

subject: Théorie de la commande.

subject: cessna

subject: citation

subject: x

subject: représentation fractionnaire linéaire

subject: certification du contrôle de vol

subject: analyse de stabilité

subject: contrôle optimal

subject: Algorithme heuristique

abstract:
New methodologies have been developed to optimize the integration, testing and certification of flight control systems, an expensive process in the aerospace industry. This thesis investigates the stability of the Cessna Citation X aircraft without control, and then optimizes two different flight controllers from design to validation. The aircraft’s model was obtained from the data provided by the Research Aircraft Flight Simulator (RAFS) of the Cessna Citation business aircraft.

To increase the stability and control of aircraft systems, optimizations of two different flight control designs were performed: 1) the Linear Quadratic Regulation and the Proportional Integral controllers were optimized using the Differential Evolution algorithm and the level 1 handling qualities as the objective function. The results were validated for the linear and nonlinear aircraft models, and some of the clearance criteria were investigated; and 2) the Hinfinity control method was applied on the stability and control augmentation systems. To minimize the time required for flight control design and its validation, an optimization of the controllers design was performed using the Differential Evolution (DE), and the Genetic algorithms (GA). The DE algorithm proved to be more efficient than the GA. New tools for visualization of the linear validation process were also developed to reduce the time required for the flight controller assessment.

Matlab® software was used to validate the different optimization algorithms’ results. Research platforms of the aircraft’s linear and nonlinear models were developed, and compared with the results of flight tests performed on the Research Aircraft Flight Simulator.

Some of the clearance criteria of the optimized H-infinity flight controller were evaluated, including its linear stability, eigenvalues, and handling qualities criteria. Nonlinear simulations of the maneuvers criteria were also investigated during this research to assess the Cessna Citation X’s flight controller clearance, and therefore, for its anticipated certification.


identifier: Boussaboun, Zakariae  (2016). Synthèse et caractérisation de nanocomposites d'argile et de graphène formés à partir de précurseurs organiques.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Matériaux nanocomposites.
Graphène Malaxage.
Bentonite Malaxage.
Argile Malaxage.
Nanomatériaux Propriétés électriques.
Nanomatériaux Propriétés thermiques.
cloisite
organique
précurseur
procédure
synthèse
caractérisation
conductivité électrique et thermique
graphène

abstract:
Les minéraux d’argile sont des catalyseurs possibles pour la formation du graphène à partir de précurseurs organiques, comme le saccharose. Les argiles sont abondantes, sécuritaires et économiques pour la formation du graphène. L’objectif principal de ce mémoire est de démontrer qu’il est possible de synthétiser un matériau hybride contenant de l’argile et du graphène. La préparation de ces matériaux carbonés à base de l’argile (bentonite et cloisite) et le saccharose a été réalisée selon deux méthodes. La première méthode est faite en trois étapes : 1) période de contact entre l’argile et la source de carbone dans un environnement humide, 2) infiltration de la matière carbonée et transformation au four à micro-onde, 3)chauffage à 750°C sous azote pour obtenir des matériaux carbonés. Par contre la deuxième méthode est faite en deux étapes, sans micro-onde, et avec une augmentation de la quantité de source de carbone (saccharose et alginate).

La caractérisation du matériau a permis de suivre les réactions de transformation de la source de carbone vers le graphène. Cette caractérisation a été faite par la spectroscopie IRTF et Raman, l’analyse thermogravimétrique (TGA), la surface spécifique (méthode BET) et le microscope électronique à balayage (MEB). La conductivité électrique a été mesurée par un spectromètre diélectrique et en fonction de la pression appliquée avec un multimètre. Le matériau réalisé était incorporé dans une matrice avec un polyéthylène à basse densité pour avoir un polymère avec des caractéristiques spécifiques. La conductivité thermique a été ensuite mesurée suivant la norme ASTM E1530.

L’échantillon réalisé avec la deuxième méthode avec une proportion de bentonite pour 5 proportions de saccharose (M2 B1 : S5) signale la possibilité de produire des matériaux de graphène à partir de ressources naturelles. La surface spécifique a considérablement augmenté de (75,88 m/g) pour bentonite non traiter à (139,76 m2/g) pour l’échantillon (M2 B1 : S5). Une augmentation significative de la conductivité par pression (95,3 S/m sous une pression de 6,5 MPa par rapport à 1,45*10-3 S/m pour la bentonite) et la conductivité thermique dans le polyéthylène basse densité à une concentration de 10% d’additif (0,332 W/m.K à 0,279 W/m.K) ont été observés pour le même échantillon M2 B1 : S5 comparativement à la bentonite non traitée. Les applications possibles sont par exemple les senseurs et les actuateurs par pression.


identifier: Nair, Abdelkader  (2017). Caractérisation et modélisation du comportement diélectrique des systèmes d'isolation statorique des grandes machines tournantes lors d'essais PDT et RT.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Machines tournantes.

subject: Dispositifs d'enroulement.

subject: Diélectriques.

subject: Isolation électrique Défauts.

subject: Contrôle non destructif.

subject: Courants électriques Modèles mathématiques.

subject: Courants vagabonds.

subject: dépolarisation

subject: essai

subject: montée

subject: polarisation

subject: stator

subject: statorique

subject: tension

subject: machine tournante

subject: isolation haute tension

subject: réponse diélectrique

abstract: Pour évaluer l’état du système d’isolation d’un enroulement statorique, des méthodes en courant continu dites non destructives sont couramment employées [18]. Deux méthodes feront l’objet de notre travail, en l’occurrence l’essai de polarisation et de la dépolarisation (PDT) et l’essai de montée progressive en tension (RT). Ces deux méthodes ont fait l’objet de plusieurs publications et d’une attention particulière au cours de ces deux dernières décennies [40]. Notre travail sera principalement axé sur la mise en œuvre de ces deux méthodes par le biais des mesures de laboratoire sur des barres ou bobines statoriques et des mesures sur le terrain sur l’enroulement statorique au complet. L’application de ces deux méthodes conjointement ou séparément pour la détection de défauts dans le système d’isolation de masse de différents fabricants sera mise en examen. Une instrumentation de mesure, en l’occurrence le prototype RT/PDT développé au bénéfice d’Hydro-Québec, est présentée. Ce prototype permet la réalisation des deux essais RT et PDT. L’analyse de ces mesures passe par une modélisation du courant de charge mesuré pour pouvoir séparer la contribution du courant de fuite du courant total mesuré. La détermination de ce courant de fuite donne une idée sur l’état d’isolation et aide à définir les éventuelles actions d’entretien. Dans ce sens deux modèles seront présentés. Un modèle linéaire tenant en compte seulement la réponse diélectrique de la partie droite de la barre ou de l’enroulement statorique et un deuxième modèle non linéaire tenant en compte de la réponse diélectrique de l’ensemble de la barre statorique incluant la partie développante (partie hors fer). La détermination des paramètres inconnus de la modélisation est réalisée en utilisant un calcul numérique par le biais du logiciel Matlab. Ceci va permettre d’éviter de faire des approximations et contourner les difficultés rencontrées dans les calculs. L’effet non linéaire de la résistance et l’effet Snaking, observés lors d’un essai RT, seront analysés aussi.


identifier: Dumberry, Kevin  (2017). Étude expérimentale des mécanismes d'érosion durant le franchissement de noyau dans les barrages en remblai.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Barrages en enrochement.
Barrages en terre.
Érosion.
Drift (Glaciologie)
Granulométrie.
Niveau des eaux.
Images numériques.
Analyse d'images.
Tomodensitométrie.
filtre
franchissement
microtomodensitométrie
noyau
érosion de contact
barrages en remblai
correlation d’images numériques

abstract:
Pour les barrages en remblai zonés, le franchissement de noyau est un problème important qui peut provoquer une érosion de contact le long de l'interface noyau/filtre. Cette érosion peut créer des instabilités locales ou diminuer l'efficacité du filtre dans l’ouvrage. Ce mémoire fournit de nouveaux résultats expérimentaux sur les mécanismes d’érosion à l’interface noyau/filtre en conditions de franchissement de noyau. Les effets de la granulométrie du filtre et de la variation cyclique du niveau d’eau en amont sur la propagation de l’érosion sont étudiés.

Les résultats ont été obtenus à partir d’un modèle à échelle réduite. La corrélation d’images numériques (DIC), la microtomodensitométrie à rayons X (µCT) et la collecte de sédiments à la sortie du montage ont permis de quantifier l’érosion. Quatre essais ont été effectués avec un noyau en till et différents matériaux filtrants. Trois de ces filtres ne respectaient pas les critères de filtres usuels. Le quatrième filtre représentait une configuration réelle rencontrée dans les barrages dans le nord du Québec.

Aucune érosion de contact ne s’est produite pour le test reproduisant une configuration couramment utilisée dans les barrages. Les filtres non conformes ne protégeaient pas le noyau adéquatement. Un phénomène d’érosion régressive (renard hydraulique) est apparu le long de la pente aval du noyau lorsque le niveau d’eau a atteint sa crête. Le taux d’érosion a diminué dans le temps à mesure que le gradient hydraulique augmentait, révélant un phénomène d’autoréparation du noyau. L’érosion engendrée par la variation cyclique du niveau d’eau en amont diminuait dans le temps. Les résultats provenant de la DIC et de la µCT ont montré que l’érosion de contact se produit en continu, mais qu’elle apparaît moins significative que l’érosion régressive. Les déformations mesurées par la DIC sont directement reliées à la quantité de masse érodée mesurée au laboratoire. Plusieurs sources d’erreurs ont été relevées en comparant les résultats expérimentaux avec des simulations numériques effectuées avec COMSOL.

Les résultats provenant de ce mémoire de maîtrise permettent de mieux comprendre les phénomènes d’autoréparation et de progression de l’érosion interne quand les critères de filtres ne sont pas respectés. Il est suggéré de mettre l’accent sur la stabilité de la pente aval du noyau durant le franchissement de noyau dans des projets futurs. L’effet des conditions non saturées sur les mécanismes d’érosion est également un axe de recherche prometteur.


identifier: Heidari, Keivan  (2016). The study of fatigue life discrepancy on high-strength steel springs used in automotive engine application.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
aciers à très haute limite d’élasticité
contraintes résiduelles
vie en fatigue
structure bainitique et martensitique
grenaillage

abstract:
High-strength steels are the bainitic-martensitic steels that are used for coil spring products. Coil springs are particular components of the engine system that are widely used in automotive industries. Their main function is to absorb vibrations of the engine system, which imposes a high level of energy to these coil springs. Recent developments in automotive industries require the coil springs with high fatigue life and strength.

One of the objectives of this study is to assess the main reasons for fatigue life discrepancy of coil springs that broken in different numbers of cycles, varying in the range of 10 4 to 10 5 cycles. To that end, different material and microstructural characterization methods were used. These characterizations on coil springs, tested with controlled stress, revealed that the stress relaxation, and initial microstructure, was not the same in the coils with low life cycles (10 4) and high life cycles (10 5). Stress relaxation during fatigue test was more in springs failed at low numbers of cycles than the ones failed at high numbers of cycles. This work showed that microstructure of these low fatigue life springs have more martensite, which allows the harder material be formed. However, hard materials decreased the performance of the coil in service.

The other objective of this research work is to study the fatigue life of the parts as a function of the surface integrity conditions for different materials and process parameters. The fatigue testing was performed by rotating bending method (R=-1) with a stress of 1000 MPa. Fatigue life studies showed that failure for the steels without surface defects and residual stress came from inclusion particles. The chemical composition of these inclusions is rich in Aluminum-Calcium (Al-Ca). It was investigated that these inclusion particles do not control fatigue life after surface shot peening. It was shown that surface defects induced by shot peening cause failure. Surface defects after chemical polishing were removed and the best fatigue life obtained when specimens were shot peened and chemically polished.


identifier: Zhang, Cheng  (2016). Contribution à la modélisation morphofonctionnelle 3D de l'épaule.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Modélisation tridimensionnelle.

subject: Imagerie médicale.

subject: Articulation scapulohumérale Lésions et blessures Diagnostic.

subject: Épaule Chirurgie Instruments.

subject: chirurgie

subject: morphologie

subject: planification


identifier: Sta, Marwa  (2017). Nouvelles morphologies de fibres électrofilées de polymère thermosensible.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Membranes polymères Conception et construction.

subject: Nanofibres Matériaux.

subject: Sensibilité thermique.

subject: Médicaments Administration Dispositifs.

subject: Électrofilature.

subject: électrofilé

subject: fibre

subject: morphologie

subject: thermosensible

subject: électrofilage

subject: polymère thermosensible

subject: fibre noyau-enveloppe

subject: LCST

abstract:
Ce mémoire présente une étude sur la possibilité d’obtenir des membranes à base de polymères thermosensibles avec différentes morphologies pour des applications d’administration de médicaments. Ces membranes ont été obtenues par électrofilage du Poly (N-vinylcaprolactame) (PNVCL), un polymère thermosensible, soit seul ou en mélange avec du Polycaprolactone (PCL), un polymère biodégradable. Les paramètres de procédé ainsi que les propriétés de la solution à électrofiler ont été optimisés dans le but de créer des fibres de PNVCL lisses, continues et sans perles. Des solutions du mélange (PNVCL) / (PCL) ont été ensuite préparées en suivant quatre méthodes différentes de préparation. Ces méthodes se basent sur l’emploi de solvants distincts, eau distillée et chloroforme, avec différentes concentrations de polymère, 42wt% et 30wt% respectivement. Ces solutions ont été électrofilées en utilisant les paramètres de procédé qui correspondaient aux meilleures conditions pour l’électrofilage du PNVCL. Ensuite, le kétophofene, un médicament hydrophobe, a été ajouté au PNVCL et au mélange PNVCL/PCL avant l’électrofilage afin d’étudier la capacité des fibres de PNVCL et de mélanges de retenir le médicament  hydrophobe et à en faire sa libération. Enfin, des fibres noyau-enveloppes ont été obtenues par électrofilage coaxial, en utilisant une solution aqueuse du mélange PNVCL/PCL (42 wt%) pour l’enveloppe et une solution aqueuse du PEG (30 wt%) pour le noyau. Les morphologies des membranes résultantes et de leurs fibres ont été caractérisées par microscopie électronique à balayage (MEB). La température de solution critique inférieure (LCST) de ces fibres, qui est la température en dessous de laquelle le polymère est soluble dans l’eau et au-dessus duquel il précipite, a été évaluée par calorimétrie différentielle à balayage (DSC). L’efficacité d’encapsulation (EE) et la libération du médicament ont été évaluées en utilisant la technique de spectrophotométrie UV-visible. Des coupes transversales des fibres du mélange (PNVCL) / (PCL) et des fibres préparées par électrofilage coaxial ont été caractérisées par microscopie électronique à balayage (MEB) à haute résolution dans le but de déterminer la taille des particules de PCL à l’intérieur des fibres et de visualiser la morphologie noyau/enveloppe des fibres résultantes.

Une membrane à nanofibres lisses et continues a été obtenue par l’optimisation de l’électrofilage de PNVCL. L’addition de PCL au mélange a conduit à un contrôle de la LCST et de l’hydrophobicité de la membrane. Il a également été démontré que la libération de médicament hydrophobe peut être contrôlée par la morphologie de ce mélange PCL/PNVCL. Finalement, il a été possible de fabriquer des fibres noyau-enveloppe par l’électrofilage coaxial de PNVCL.


identifier: Fokou Mbogne, Pascal Martial  (2017). Biorémédiation augmentée de sols contaminés aux hydrocarbures lourds par ajout de substrats organiques.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Biorestauration.
Sols Pollution par les hydrocarbures.
Pétrole Biodégradation.
Compostage Technique.
biorémédiation
co-compostage
méthode
organique
substrat
traitement microorganismes
substrats organiques
sol contaminé
hydrocarbures pétroliers

abstract:
La pollution des sols par des polluants organiques tels que les hydrocarbures pétroliers (HP) a longtemps été une problématique pour l’environnement, car plusieurs de ces composés sont persistants et difficilement biodégradables. Il a été démontré que leurs propriétés physicochimiques et parfois la complexité du sol ne favorisent pas leur biodisponibilité face aux attaques des microorganismes. C’est pourquoi il est proposé dans ce projet expérimental d'étudier une méthode de traitement alternative de ces sols contaminés par des apports de substrats organiques (résidus organiques municipaux ou fumiers de volailles). Elle vise à utiliser ces substrats organiques en compostage comme matrice adsorbante aux polluants organiques, puis une prise en charge de ces polluants par le consortium de microorganismes présents dans le processus de compostage (qui induit lui-même une élévation de température favorable aux réactions biochimiques). Cette méthode cherche ainsi à favoriser la biodégradation des hydrocarbures pétroliers présents dans le sol par un processus de cocompostage des substrats organiques. La présente étude s’est intéressée à l’influence de certains paramètres d’étude tels que la température, le ratio carbone/azote, la nature et le taux de substrat organique amendé, etc. sur l’amélioration du taux d’abattement des HP.

Les essais réalisés durant des cycles de 42 jours, à l’échelle du laboratoire et dans des bioréacteurs de 18.9 litres ont présenté des résultats prometteurs. Les substrats organiques ont joué en effet un rôle important sur la biostimulation (apport de nutriments) et la bioaugmentation (apport microbien) des microorganismes indigènes du sol, mais également sur la biodisponibilité des polluants organiques. Il a été également démontré à cette échelle que la température et le taux de substrat organique améliorent systématiquement le taux de biodégradation des hydrocarbures pétroliers. De même la chaleur générée par les microorganismes s’est avérée proportionnelle à la nature et au taux de substrat organique utilisé. Avec 60 % (w/w) de fumier de poulets, pour un ratio C:N de 20:1 et un taux d’humidité compris entre 52-58 %, l’activité microbienne a pu ainsi générer une température de plus de 58°C et assurer un taux d’abattement des hydrocarbures pétroliers de 68 % pour les C10-C50 et 48 % pour les HAP et ce, en seulement 42 jours de traitement.

Les résultats d’un tel projet expérimental pourraient contribuer à l'élargissement des différentes techniques de réhabilitation des sols pollués et ce, possiblement à moindres coûts.


identifier: Brulatout, Jonathan  (2017). Formation du mélange par des stratégies d'injection simple et double en milieu non-évaporatif avec une approche LES.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Automobiles Moteurs Injection du carburant.

subject: Automobiles Moteurs Injection du carburant Modèles mathématiques.

subject: Jets Dynamique des fluides.

subject: Carburants diesel.

subject: Jets d'air.

subject: double

subject: échelle

subject: grande

subject: LES

subject: résolution

subject: simple

subject: simulation

subject: injection double

subject: modèle de fragmentation

subject: validation de modèle

subject: structure cohérente

subject: formation du mélange

abstract:
Les stratégies d’injection multiple sont capables de réduire les émissions polluantes des moteurs à combustion interne. Cependant, la dynamique de l’écoulement lié à cette pratique est encore mal connue. Pour cela, l’objectif de cette thèse était d’approfondir la compréhension de l’interaction entre le jet de carburant et l’air environnant en étudiant numériquement le comportement de jets de carburant diesels générés par des stratégies d’injections simple et double.

Les prédictions numériques des jets de carburant dépendent majoritairement du modèle utilisé pour représenter la fragmentation des gouttes, et particulièrement de sa calibration. La première partie de cette thèse a consisté à déterminer, avec une approche numérique moyennée (URANS), la calibration optimale pour deux des modèles de fragmentation les plus utilisés : le modèle de Reitz & Diwakar et le modèle KHRT. Ces calibrations ont été obtenues via la proposition d’une nouvelle méthode basée sur un plan d’expérience, ce qui a permis de réduire le nombre de simulations nécessaires pour l’obtention de la calibration optimale. De plus, cette méthode a permis de mettre en évidence l’influence relative des constantes ainsi que le couplage qui existe entre elles. Finalement, les prédictions obtenues avec les calibrations optimales ont montré que le modèle KHRT offre un comportement plus réaliste avec la calibration de seulement deux constantes. La restriction du nombre de constantes a aussi permis, suite à une étude analytique du modèle, de déduire la calibration du modèle pour des pressions d’injection plus élevées avec peu des simulations supplémentaires.

Compte tenu de la nécessité de plus de détails sur le comportement de la phase eulérienne, une méthode de résolution des grandes échelles (LES) a été ensuite choisie. Cette méthode étant fortement dépendante de la configuration numérique utilisée, une méthode de validation reposant sur la similarité entre le jet de carburant et le jet d’air turbulent a été proposée. Dans un premier temps, un jet d’air turbulent ayant des conditions extraites de l’entraînement d’air induit par un jet de carburant a été simulé. Ce jet a été comparé avec succès à des résultats expérimentaux à la fois de jet d’air et de jet de carburant. Par la suite, la même configuration numérique a été appliquée à un jet de carburant et a permis de bonnes prédictions des caractéristiques des phases lagrangienne et eulérienne, particulièrement des profils de vitesses axiaux et radiaux.

La configuration numérique étudiée pour les simulations des grandes échelles a été appliquée à la simulation d’une injection simple à haute pression ainsi qu’une injection double à la même pression. Ceci a permis l’étude du processus de mélange entre le carburant et la phase eulérienne grâce à l’emploi de critères 3D et 2D. Du point de vue 3D, la phase lagrangienne a été analysée en parallèle avec le critère Q appliqué à la phase eulérienne. Par la suite, l’étude 2D a consisté au visionnement des lignes de courant de la phase eulérienne avec la distribution de la fraction de carburant dans le plan médian du jet de carburant. Ces visualisations ont mis en évidence la création d’une structure annulaire de recirculation par l’impulsion du jet produite du début de l’injection, ainsi que de structures hélicoïdale durant le reste de l’injection. De plus, la représentation 2D a aussi montré l’influence des structures de la phase eulérienne sur la diffusion du carburant, qui est directement liée au processus de mélange.