identifier: Sabarly, Florent  (2015). Évaluation du potentiel des réanalyses à représenter le cycle hydrologique de surface et de leur performance en modélisation hydrologique dans la province de Québec au Canada.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Eaux de surface Québec (Province)

subject: Cycle hydrologique Québec (Province)

subject: Bassins hydrographiques Québec (Province)

subject: Modèles hydrologiques Québec (Province)

subject: Bilan hydrologique.

subject: réanalyse

subject: modélisation hydrologique

subject: bassin versant

abstract:
La province de Québec au Canada possède une importante ressource en eau douce. Cette ressource constitue un intérêt considérable pour la province, notamment vis-à-vis du potentiel de production hydroélectrique qu'elle représente. La production d'une telle énergie nécessite de bien connaître le cycle hydrologique des régions et bassins versants d'intérêt. L'étude du cycle hydrologique s'effectue habituellement à travers l'analyse de données météorologiques et hydrologiques, mesurées grâce à des stations d'observation, et/ou à l’aide de la modélisation hydrologique. Cependant, la densité de stations d'observations est très inégale au Québec. En effet, de nombreuses stations recouvrent le sud de la province, tandis que le nord est fortement délaissé.

Toutefois, il existe des jeux de données alternatives possédant la particularité de recouvrir les régions d'intérêt au complet sous forme de grille, comme par exemple les données d'observations interpolées et les réanalyses. Cependant, les jeux de données interpolées sur grille peuvent présenter un niveau de représentativité météorologique discutable dans les régions où l'interpolation a été réalisée avec un nombre très réduit de stations. Les réanalyses sont générées de la même manière que les sorties d'un modèle de prévisions météorologiques, à la différence près que le modèle météorologique ne fait pas l'objet de mise à jour ni de modification durant le processus de génération des données. De plus, les réanalyses produisent des jeux de données historiques (et jusqu’à ce jour dans certains cas) à partir de l’assimilation de données d’observation issues de satellites, bateaux, ballons sondes, avions, bouées ou stations météo notamment.

Cette étude vise à évaluer le potentiel des réanalyses à représenter le cycle hydrologique de surface au Québec, et à évaluer leur performance en modélisation hydrologique sur des bassins versants du Québec. L'analyse du cycle hydrologique des réanalyses CFSR, NARR, MERRA et ERA-Interim est réalisée selon trois échelles spatiales différentes: (1) sur la totalité du Québec, (2) suivant les cinq régions climatiques de Bukovsky au Québec et (3) à l’échelle des bassins versants dans six régions hydrologiques de la province. Les résultats révèlent que chacune des réanalyses a ses propres forces et faiblesse. Globalement, ERAInterim semble présenter les précipitations les plus fiables, alors que NARR montre les résultats les moins concluants. Contrairement aux trois autres réanalyses, MERRA présente un bilan hydrologique fermé. Cependant, cette réanalyse ne distribue pas, dans les proportions attendues, la précipitation en évaporation et en ruissellement. Cette dernière caractéristique est bien respectée par CFSR, toutefois, cette réanalyse présente des précipitations bien supérieures aux trois autres.

Suite à cette étude, la performance des quatre réanalyses en modélisation hydrologique a été évaluée avec le modèle global conceptuel HSAMI. La performance a été quantifiée par l'intermédiaire du Critère de Nash-Sutcliffe sur 106 bassins versants du Québec, sur les années 1979 à 2008 et selon les six régions hydrologiques québécoises. Un total de 30 calages du modèle a été réalisé, ainsi qu'une validation avec le jeu de paramètres ayant fourni le meilleur coefficient de Nash-Sutcliffe en calage sur chaque bassin versant. Les résultats indiquent globalement une bonne capacité des réanalyses à reproduire les débits observés en rivière, notamment dans les régions nordiques du Québec, avec des coefficients de Nash-Sutcliffe allant de 0.6 à 0.9. Parmi les quatre réanalyses, ERA-Interim présente les distributions de valeurs de Nash-Sutcliffe les plus élevées, bien que sa supériorité ne soit pas statistiquement significative. Par ailleurs, les précipitations peu fiables de NARR sur le Québec influencent les performances de cette réanalyse à la baisse, et révèle donc les performances les plus faibles parmi les quatre réanalyses. MERRA et CFSR font globalement jeu égal sur les six régions hydrologiques.

En conclusion, les réanalyses montrent des résultats prometteurs, tant dans leur capacité à représenter le cycle hydrologique que dans leur performance en modélisation hydrologique. Par ailleurs, en vue de valider leur applicabilité dans le cadre d'études hydrologiques, il serait pertinent d'appuyer ces résultats en comparant les données de réanalyses directement avec des données de stations d'observations, notamment dans le nord du Québec. Finalement, il serait intéressant à l'avenir de compléter l'étude de la performance en modélisation hydrologique des réanalyses par des études similaires faisant appel à d'autre types de modèles (modèles distribués et/ou à base physique) et d'autres critères d'évaluation comme le RMSE ou des critères sur les débits extrêmes.


identifier: Rana, Axaykumar  (2015). Development of highly sensitive multimodal tactile sensor.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

type:
Mémoire ou thèse
Non évalué par les pairs

format: application/pdf application/pdf

subject: Capteurs tactiles Conception et construction.

subject: Interfaces haptiques.

subject: Interfaces utilisateurs multimodales (Systèmes informatiques)

subject: Diélectriques.

subject: Toucher.

subject: Robotique.

subject: capacitif de détection tactile

subject: capteur tactile diélectrique souple

subject: double couche de micro-structuré diélectrique

subject: détection tactile dynamique

abstract:
The sense of touch is crucial for interpreting exteroceptive stimuli, and for moderating physical interactions with one’s environment during object grasping and manipulation tasks. For years, tactile researchers have sought a method that will allow robots to achieve the same tactile sensing capabilities as humans, but the solution has remained elusive. This is a problem for people in the medical and robotics communities, as prosthetic and robotic limbs provide little or no force feedback during contact with objects. During object manipulation tasks, the inability to control the force (applied by the prosthetic or robotic hand to the object) frequently results in damage to the object. Moreover, amputees must compensate for the lack of tactility by paying continuous visual attention to the task at hand, making even the simplest task a frustrating and time-consuming endeavor. We believe that these challenges of object manipulation might best be addressed by a closed feedback loop with a tactile sensory system that is capable of detecting multiple stimuli. To this end, the goal of our research is the development of a tactile sensor that mimics the human sensory apparatus as closely as possible.

Thus far, tactile sensors have been unable to match the human sensory apparatus in terms of simultaneous multimodality, high resolution, and broad sensitivity. In particular, previous sensors have typically been able to sense either a wide range of forces, or very low forces, but never both at the same time; and they are designed for either static or dynamic sensing, rather than multimodality. These restrictions have left them unsuited to the needs of robotic applications. Capacitance-based sensors represent the most promising approach, but they too must overcome many limitations. Although recent innovations in the touch screen industry have resolved the issue of processing complexity, through the replacement of clunky processing circuits with new integrated circuits (ICs), most capacitive sensors still remain limited by hysteresis and narrow ranges of sensitivity, due to the properties of their dielectrics.

In this thesis, we present the design of a new capacitive tactile sensor that is capable of making highly accurate measurements at low force levels, while also being sensitive to a wide range of forces. Our sensor is not limited to the detection of either low forces or broad sensitivity, because the improved soft dielectric that we have constructed allows it to do both at the same time. To construct the base of the dielectric, we used a geometrically modified silicone material. To create this material, we used a soft-lithography process to construct microfeatures that enhance the silicone’s compressibility under pressure. Moreover, the silicone was doped with high-permittivity ceramic nanoparticles, thereby enhancing the capacitive response of the sensor. Our dielectric features a two-stage microstructure, which makes it very sensitive to low forces, while still able to measure a wide range of forces. Despite these steps, and the complexity of the dielectric’s structure, we were still able to fabricate the dielectric using a relatively simple process.

In addition, our sensor is not limited to either static or dynamic sensing; unlike previous sensors, it is capable of doing both simultaneously. This multimodality allows our sensor to detect fluctuating forces, even at very low force levels. Whereas past researchers have used separate technologies for static and dynamic sensing, our dynamic sensing unit is formed with same capacitive technology as the static one. This was possible because of the high sensitivity of our dielectric. We used the entire surface area effectively, by integrating the single dynamic sensing taxel on the same layer as the static sensing taxels. Essentially, the dynamic taxel takes the shape of the lines of a grid, filling in the spaces between the individual static taxels. For further optimization, the geometry of the dynamic taxel has been redesigned by fringing miniature traces of the dynamic taxel within the static taxels. In this way, the entire surface of the sensor is sensitive to both dynamic and static events. While this design slightly reduces the area that is covered by the static taxels, the trade-off is justified, as the capacitive behavior is boosted by the edge effect of the capacitor.

The fusion of an innovative dielectric with a capacitive sensing IC has produced a highly sensitive tactile sensor that meets our goals regarding resolution, noise immunity, and overall performance. It is sensitive to forces ranging from 1 mN to 15 N. We verified the functionality of our sensor by mounting it on several of the most popular mechanical hands. Our grasp assessment experiments delivered promising results, and showed how our sensor might be further refined so that it can be used to accurately estimate the outcome of an attempted grasp. In future, we believe that combining an advanced robotic hand with the sensor we have developed will allow us to meet the demand for human-like tactile sensing abilities.


identifier: Ben Hassine, Maroua  (2015). Développement d'une approche pour l'utilisation optimale de la simulation énergétique en amont du processus de conception.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Constructions durables Conception et construction.

subject: Constructions Économies d'énergie.

subject: Constructions Consommation d'énergie Simulation par ordinateur.

subject: Architecture durable.

subject: Écoconception.

subject: simulation énergétique

subject: conception

subject: méthodes optimisées

subject: stratégies passives

subject: performance énergétique des bâtiments

abstract:
La conception d’un bâtiment à haute performance énergétique requiert une évaluation des différentes options de conception. La simulation énergétique offre des possibilités intéressantes pour éclaircir les décisions de l’architecte à ce niveau et surtout dans les phases initiales de conception où se situent les grandes opportunités d’optimisation. Toutefois, le recours aux outils de simulation énergétique, selon le mode traditionnel, demeure limité et est réservé généralement à l’ingénieur au dossier définitif. La littérature évoque des solutions pour adapter les outils de simulation au processus architectural, néanmoins, peu de travaux ont abordé les méthodes et processus optimisant l’intégration de cette pratique.

Ce travail vise à développer une approche pour l’utilisation optimale de la simulation énergétique dans les phases initiales de conception. Cette recherche s’inscrit dans le cadre d’une architecture visant les stratégies passives en vue d’atteindre les objectifs de performance. En marge de cet objectif, les paramètres clés de performance à considérer au niveau de la simulation énergétique sont décrits. Les outils pertinents et les mieux adaptés pour les phases initiales de conception sont également sélectionnés. En dépit des questions identifiées dans l’approche de simulation, une séquence d’optimisation dans le processus de conception traditionnel pour assister l’architecte et stimuler un contexte favorable pour l’adoption de telle pratique est suggérée.


identifier: Heid, Thomas  (2015). Innovative nanostructured epoxy composites for enhanced high voltage insulation systems.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Câbles électriques Isolants en plastique Conception et construction.

subject: Électricité Distribution Haute tension.

subject: Diélectriques.

subject: Matériaux nanocomposites Propriétés électriques.

subject: Matériaux nanocomposites Propriétés thermiques.

subject: Époxydes.

subject: Nitrure de bore.

subject: Polymères Adjuvants.

subject: comptabilisant

subject: composites époxy

subject: conductivité thermique

subject: polymères nanodiélectriques POSS

subject: réponse diélectrique

subject: résistance aux décharges corona

subject: rigidité diélectrique

subject: simulations par éléments finis

abstract:
In order to cope with the growing demand in electricity, operating voltages and power ratings have seen an increase in the past years. This means that electro-thermal stresses on the existing electrical insulation systems have increased concomitantly. However, polymeric materials used for high voltage insulation are prone to degradation due to electrical discharges and commonly boast rather low thermal conductivities, which is why there is an impelling need for a new generation of insulating materials with improved dielectric and thermal performances.

During the last decades, attention was drawn towards a novel class of dielectric materials: polymer nanocomposites or nanodielectrics. These dielectrics feature nanometric filler particles instead of micrometric particles, which can lead to significantly enhanced performances - such as improved dielectric breakdown strengths - already at very low contents, thus indicating their great potential for application in HV insulation systems. Nevertheless, such nanodielectrics only unfold their full potential when a good dispersion and distribution of those filler particles within the polymer matrix are achieved. Albeit, clusters of nanoparticles with submicrometric or micrometric dimensions are often found, which is due to the incompatibility of inorganic particles with the organic polymer. Such agglomerations will subsequently cancel the beneficial effect seen for well dispersed nanoparticles. In order to enhance the interaction between inorganic filler particles and organic matrix, and hence, improve the dispersion of such particles in polymers, the functionalization of nanofillers has become rather common. Still, little is known about the long-term stability of such functionalizers under electro-thermal stresses, which poses a drawback to their broad industrial use in high voltage engineering.

The objective of the presented thesis was to develop innovative, nanostructured époxy composites that reveal enhanced dielectric and thermal performances, and to evaluate their applicability for high voltage insulation systems. In order to achieve an original contribution to the field of nanodielectrics, a novel approach was explored by using functional nanometric additives, so-called polyhedral oligomeric silsesquioxanes (POSS) instead of applying surface functionalization for the filler particles used. Even more, multifunctional nanostructured composites were to be designed, involving functional POSS additives along with thermally conductive filler, to further enhance the thermal conductivity of the resulting composites.

To achieve our objectives, in a first step, époxy composites with hexagonal boron nitride (h-BN) and cubic boron nitride (c-BN) were developed and analyzed, with filler contents well below the percolation threshold, to find the most promising type of BN filler and its respective size, to boost thermal conductivity in epoxy composites. In this context, it was shown that incorporation of low weight fractions (≤ 5 wt%), of submicrometric and micrometric h-BN particles in epoxy resin resulted in noticeable improvements in corona resistance and thermal conductivity of the resulting composites. Addition of 5 wt% c-BN in submicrometric particle sizes, however, was found to achieve the most significant improvement of the thermal conductivity compared to the h-BN composites. At the same time, all the BN composites have seen a slight reduction in their dielectric breakdown strength of up to 18 % compared to the base epoxy, which is a common phenomenon observed for the filler sizes used. With the respective breakdown strengths being above 130 kV/mm for the h-BN, and above 170 kV/mm for the c-BN composites, thus still significantly higher than common electric stresses in high voltage insulation systems, the improvements found in the composites’ erosion resistance or thermal conductivity should be granted a higher emphasis.

In a second step, two different types of functional POSS fillers were used to fabricate composites. POSS is a hybrid inorganic/organic material, which has a silica-like core surrounded by functional groups. These functional groups were of reactive nature in the case of the two POSS additives used, and thus, could covalently bond with the epoxy. The first POSS additive was a Triglycidylisobutyl-POSS (TG-POSS) which had 3 functional groups that were compatible with our epoxy system. It was found that the formation of covalent bonds between POSS and the epoxy matrix significantly improved the filler/matrix interaction, and hence, led to significant improvements in dielectric breakdown (BD) strengths and corona resistances for the TG-POSS composites. This was further supported by the superior performances of the lower content composites with 1 and 2.5 wt% of TG-POSS, where no agglomerations were found, and hence, where the dispersion of POSS in the époxy can be considered to be at a molecular level. The presence of agglomerations for higher TGPOSS contents (with 5 or 10 wt% POSS) and the concomitant deterioration of the dielectric performances for these composites prevented to exploit higher POSS loadings, to further enhance the resistance to corona discharges for instance. Therefore, a highly functionalized Glycidyl-POSS (G-POSS) was chosen to continue with the study. This time around, it was shown that composites with low G-POSS content have excelled in high BD strengths and notably increased resistances against corona discharges, as well as enhanced thermal conductivities and low dielectric losses. Overall, the addition of 2.5 wt% of both types of POSS in epoxy was found to be an optimal value in terms of dielectric strength and losses. Further increase of the Glycidyl-POSS loading would then contribute towards an even higher resistance to corona discharges, whereas in terms of thermal conductivity for both POSS types, the composites with low contents, of 2.5 wt% POSS and below, have seen the most significant enhancements.

In the third step of this study, multiphase composites were produced, which contained both, 1 wt% of POSS and 5 wt% of c-BN particles, in order to investigate the interaction between the hybrid inorganic/organic POSS and the inorganic c-BN. The obtained multiphase samples were compared in terms of their dielectric and thermal properties with the respective singlephase composites, where only 1 wt% POSS or 5 wt% c-BN were incorporated in epoxy. This part of the study revealed that although no complex chemical surface treatment was applied for the c-BN particles used in our study, yet a homogeneous dispersion of the inorganic c-BN articles was seen in the multiphase composites. This effect of POSS, which was shown to act as a dispersant of the inorganic c-BN filler should be regarded as a major point of interest in nanodielectrics or nanocomposites in general, as the dispersion of nanometric inorganic filler particles within polymers is still a very current problematic. And thus, the approach of formulating epoxy composites combining reactive POSS and other filler particles to improve their dispersion within the epoxy matrix, could significantly contribute to the advancement of the implementation of epoxy-based nanocomposites on an industrial level. In terms of thermal conductivity or breakdown strengths no improvement compared to the 5 wt% c-BN composite was seen, when both POSS and c-BN were incorporated together in a multiphase sample. In conclusion, it can be stated that the G-POSS composites feature the overall best performance of a dielectric material for high voltage insulation, with lower dielectric losses, higher BD strength, as well as increased thermal conductivity, compared to the base epoxy.

The last part of this work presents a simulation-based analysis of the heat transfer phenomenon observed for the POSS composites. Therefore, 3D FEM simulations of the conductive heat transfer in selected epoxy composites were conducted in COMSOL Multiphysics, given that our results have shown that increasing POSS contents have led to a decrease in terms of thermal conductivity, which is in contradiction with the behavior suggested by theoretical mixing laws. The FEM computational approach finally led to the proposal of a novel model, which can explain the heat transport phenomenon in the presented POSS composites. The Interfacial Restructuration Model (IFRM) points out that the reactive nature of POSS, with its functionalized groups, must have an impact on the morphology of the epoxy/POSS network, in a way that enhances phonon transport through the bulk composite, thus explaining the particular results of thermal conductivities in the POSS composites in question.


identifier: Alaghbandrad, Ali  (2015). BIM maturity assessment and certification in construction project team selection.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Modélisation des données du bâtiment.

subject: Construction Industrie Personnel Attestation de compétence.

subject: Projets de construction Certification.

subject: modélisation de l'information du bâtiment

subject: modèle de maturité BIM

abstract: To implement BIM in a construction project successfully, all the project participants, as BIM users, must have minimum BIM capabilities. Before any project starts, assessing the BIM capabilities of project stakeholders is a concern for construction clients. The main problem however is that they have no mechanism to ensure that the key participants they hire for a BIM project have the minimum capabilities (BIM infrastructure, processes and qualified resources) to participate in the design and delivery of a BIM project. The high variability of a firms’ readiness to work with BIM may impose a high cost for the client and the most mature members of the supply chain. Therefore, construction clients need a way to ensure a minimum BIM maturity, such as a maturity audit to assess the BIM competency of potential project team members. From a client’s perspective, “minimum BIM qualification means “minimum capability to use BIM”. The current BIM maturity models try to assess the BIM capability level of firms, but do not focus on BIM Uses. This research proposes a maturity model that focuses on the capability of firms for specific BIM Uses, while measuring their general BIM competencies. The research methodology is based on a review of literature and focus group discussions. Through literature review, the researchers proposed a BIM uses maturity model. Then, BIM experts discussed possible improvements. After an analysis of the discussion, the author proposed the resulting model. It is expected that by using this model, construction clients may achieve more BIM benefits through the selection of BIM qualified project team members, i.e. reduced cost, time, and increased quality of project.


identifier: Zhao, Longfei  (2015). Design and validation of a system for controlling a robot for 3D ultrasound scanning of the lower limbs.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Échographie Automatisation.

subject: Membres inférieurs Échographie.

subject: Artères Obstruction Diagnostic.

subject: Imagerie tridimensionnelle.

subject: Robots Systèmes de commande Conception et construction.

subject: Robots Étalonnage.

subject: Commande passive.

subject: Robotique en médecine.

subject: artériel

subject: maladie

subject: périphérique

subject: robot médical

subject: robot parallèle

subject: diagnostic par échographie

subject: contrôle d’admittance

subject: théorie de la passivité

abstract:
Peripheral arterial disease (PAD) is a common circulatory problem featured by arterial narrowing or stenosis, usually in the lower limbs (i.e. legs). Without sufficient blood supply, in the case of PAD, the patient may suffer from intermittent claudication, or even require an amputation. Due to the PAD’s high prevalence yet low public awareness in the early stages, its diagnosis becomes very important.

Among the most common medical imaging technologies in PAD diagnosis, the ultrasound probe has the advantages of lower cost and non-radiation. Traditional ultrasound scanning is conducted by sonographers and it causes musculoskeletal disorders in the operators. In addition, the data obtained from the manual operation are unable for the three-dimensional reconstruction of the artery needed for further study.

Medical ultrasound robots release sonographers from routine lifting strain and provide accurate data for three-dimensional reconstruction. However, most existing medical ultrasound robots are designed for other purposes, and are unsuited to PAD diagnosis in the lower limbs.

In this study, we present a novel medical ultrasound robot designed for PAD diagnosis in the lower limbs. The robot platform and the system setup are illustrated. Its forward and inverse kinematic models are solved by decomposing a complex parallel robot into several simple assemblies. Singularity issues and workspace are also discussed.

Robots need to meet certain accuracy requirements to perform dedicated tasks. Our robot is calibrated by direct measurement with a laser tracker. The calibration method used is easy to implement without requiring knowledge of advanced calibration or heavy computation. The calibration result shows that, as an early prototype, the robot has noticeable errors in manufacturing and assembling. The implemented calibration method greatly improves the robot's accuracy.

A force control design is essential when the robot needs to interact with an object/environment. Variable admittance controllers are implemented to adapt the variable stiffness encountered in human-robot interaction. An intuitive implementation of the passivity theory is proposed to ensure that the admittance model possesses a passivity property. Finally, experiments involving human interaction demonstrate the effectiveness of the proposed control design.


identifier: Zémané, Wend-Waoga Anthelme  (2015). Amélioration de la durée de vie du condensateur sur le bus CC de l'onduleur pour l'application photovoltaïque.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Réseaux électriques (Circuits) Topologie Conception.

subject: Condensateurs électriques Durée de vie.

subject: Barres omnibus.

subject: Onduleurs (Électricité)

subject: Systèmes photovoltaïques.

subject: panneau solaire

subject: bus CC

subject: découplage de puissance

abstract: Le panneau solaire a une durée de vie de près de 25 ans, cependant l’onduleur n’a seulement qu’une durée de vie de 5 ans en moyenne. Cette courte durée de vie de l’onduleur est due à un de ses composants qui est à la fois le plus important et le plus vulnérable : il s’agit du condensateur placé sur son bus CC. Ce document propose un circuit qui contribue à l’amélioration de la durée de vie du condensateur placé sur le bus CC de l’onduleur. Cette topologie proposée utilise un circuit additionnel de découplage de puissance monté en parallèle avec le condensateur du bus CC de l’onduleur. Ce circuit de découplage de puissance se comporte comme un buck-boost et allège ainsi la tâche du condensateur du bus CC dans le découplage de puissance. Grâce à cette topologie, il est possible d’utiliser un condensateur film à longue durée de vie sur le bus CC de l’onduleur. Ainsi avec le circuit proposé pour une puissance photovoltaïque de 3kW en entrée, le condensateur nécessaire sur le bus CC est seulement de 15μF, ce qui réduit beaucoup les pertes car ces condensateur ont une faible résistance série équivalente par rapport aux condensateurs chimiques de grande capacité. En ce qui concerne la commande de ce circuit de découplage de puissance, elle utilise le courant d’ondulation qui est produit par l’onduleur comme courant de référence afin de fournir la puissance nécessaire pour le découplage. Ce document étudie et explique le principe de fonctionnement du circuit proposé ainsi que la nouveauté de la commande du circuit additionnel de découplage de puissance. Les simulations effectuées sous MATLAB fournissent des résultats qui prouvent la viabilité de la topologie proposée. Cette amélioration de la durée de vie du condensateur du bus CC et par conséquent celle de l’onduleur et du système au complet se fait à un coût minimal grâce à la topologie proposée.


identifier: Fleurent-Wilson, Éric Bruce  (2015). Caractérisation du cliquetis dans un moteur expérimental.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
cliquetis
distributions temps-fréquence
Wigner-Ville
vibrations
combustion interne
détection
traitement de signaux

abstract:
L’étude porte sur la caractérisation du phénomène de cliquetis dans un moteur alternatif alimentée par un carburant lourd. L’effet du cliquetis sur la trace de pression et des vibrations mécaniques est étudié puis utilisé pour la comparaison d’indices connues et de bandes d’intérêt à la détection en ligne.

Un système d’acquisition à haute vitesse est utilisé pour observer un événement de cliquetis dans le domaine bilinéaire temps-fréquence d’une trace de pression et des vibrations structurelles du bloc moteur. La méthode temps-fréquence par une distribution Wigner-Ville fut la meilleure pour capter l’aspect non-stationnaire du phénomène. Une distribution de densité spectrale Welch fut préférable pour l’identification du cliquetis par signal d’accéléromètre.

Plusieurs indices de cliquetis par pression sont comparés à une méthode de référence, celle de l’énergie Wigner-Ville réalouée lissée. L’indice d’énergie moyenne sur une plage d’angles vilebrequin fut sélectionné.

Les bandes fréquentielles des vibrations structurelles corrélées à l’indice de cliquetis par pression sont identifiées lors d’une série de cycles cliquetés. Le niveau de bruit parasite des autres sources des vibrations empêchent la prédiction de l’indice par pression au cycle près. Les fréquences suspectes sont identifiées.

Sur une plage d’opération moteur, la valeur résultante quadratique d’une panoplie de bandes passantes de vibrations tri-axes est corrélée à l’indice de cliquetis par pression. Plusieurs plages de fréquences, pour chaque axe, sont identifiés pour la détection de cliquetis par vibrations structurelles. L’influence des ordres moteur sur la capacité de détection de cliquetis par vibrations est quantifié entre 1 et 6% du coefficient de corrélation.


identifier: Youance, Suze  (2015). Méthodologie intégrée d'évaluation de la fonctionnalité post-sismique des hôpitaux.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Hôpitaux Effets des tremblements de terre sur Québec (Province) Montréal.

subject: Services publics Effets des tremblements de terre sur Québec (Province) Montréal.

subject: Risques sismiques.

subject: Analyse des défaillances (Ingénierie)

subject: Ingénierie des systèmes.

subject: fonctionnalité

subject: post-sismique

subject: bâtiments existants

subject: évaluation sismique

subject: mesure de vibrations ambiantes

subject: conception basée sur la performance

subject: fiabilité des systèmes

abstract:
Lorsque survient une catastrophe naturelle, les infrastructures critiques ou de protection civile sont appelées à jouer un rôle crucial dans la réponse en situation d’urgence. Les hôpitaux, en particulier, doivent rester opérationnels pendant et après un séisme majeur. Cette capacité à assurer la qualité des opérations tout en garantissant la sécurité des occupants pendant et après un tremblement de terre réfère à la notion de fonctionnalité postsismique. L’observation des dommages de séismes récents montre que la fonctionnalité d’un hôpital est reliée à la bonne performance de la structure et des composants fonctionnels et opérationnels (CFO) dans leur environnement fonctionnel et non de manière isolée. Les CFO regroupent l’ensemble des composants architecturaux, techniques, les équipements spécialisés, le contenu ainsi que les services d’infrastructures essentielles. Il en résulte un assemblage de systèmes et de sous-systèmes reliés par leurs interfaces et habituellement qualifiés de complexes, ce qui rend difficile la détermination de la performance sismique globale.

Au Canada, les objectifs de performance de la structure et des CFO sont définis respectivement par le Code national du bâtiment dans sa version 2010 et par la norme « CSA S832-06-14, Réduction du risque sismique des CFO des bâtiments ». Pour les bâtiments de protection civile, les objectifs de performance visés sont : 1) l’occupation immédiate lorsqu’ils sont soumis aux secousses d’un séisme de conception avec une probabilité d’occurrence de 2% en 50 ans et 2) la fonctionnalité dans le cas d’un séisme occasionnel de 10% en 50 ans. Ces objectifs constituent la trame de développement de la méthodologie d’évaluation. Il s’agit alors d’évaluer les conséquences des dommages aux composants de base sur la fonctionnalité des systèmes en fonction de ces aléas sismiques.

La démarche retenue dans cette thèse se base sur la définition de l’hôpital comme un système complexe dans lequel les sous-systèmes critiques et leurs interdépendances sont identifiés puis modélisés dans une phase qualitative. La thèse introduit un indice de fonctionnalité postsismique (IFP) obtenu via une analyse quantitative subséquente.

Afin de dresser le cadre d’évaluation de la fonctionnalité post-sismique des hôpitaux, la phase qualitative comprend une revue de littérature détaillée de la performance sismique des hôpitaux, des méthodes existantes d’évaluation sismique et d’analyse de fiabilité, dont la méthode d’analyse par arbre de défaillance (AdD). L’évaluation de la vulnérabilité sismique des structures et des CFO de deux hôpitaux de Montréal, selon des méthodes en usage au Canada, complète cette phase qualitative. Les hôpitaux étudiés sont : l’Hôpital général de Montréal et l’Hôpital Rivière-des-Prairies pour lesquels six sous-systèmes critiques, identifiés par les gestionnaires, ont été retenus pour le développement d’une base de données globale. Les extrants principaux de cette phase est la modélisation de ces sous-systèmes sous forme d’arbre de défaillance et la caractérisation structurale des bâtiments.

La phase quantitative est menée sous la forme d’une étude paramétrique combinée à une approche probabiliste. Elle repose sur la base de données globale développée et la combinaison de plusieurs outils : les méthodes indicielles d’évaluation sismique, les courbes de fragilité et les arbres de défaillance. L’étude de la fonctionnalité post-sismique par le biais des indices de risque et de probabilité de dommage est une approche logique et pratique dans un contexte de rareté des données au Québec. Elle permet d’identifier les effets des facteurs de risque et de défaillance des systèmes et aide ainsi à développer une meilleure compréhension de ces problèmes. Les indices de risque et la probabilité de dommage sont regroupés sous forme d’une matrice de risque qui facilite l’interprétation du risque et aide à la prise de décision et des actions de mitigation. La méthodologie développée s’inscrit dans une démarche globale d’évaluation à grande échelle.

Enfin, un processus de validation de la méthodologie et des études de cas sont présentés dans la thèse. Bien que la comparaison avec des données externes soit limitée à cause de l’état de la recherche sur la performance des CFO, les résultats justifient le choix des paramètres d’entrée et confirment la variabilité de l’indice IFP. Les études de cas répondent à deux objectifs : l’évaluation de la fonctionnalité post-sismique des systèmes critiques des hôpitaux sous étude et l’optimisation de l’interprétation de l’indice IFP. Il apparait que la méthodologie globale donne une image fiable de la fonctionnalité post-sismique des hôpitaux de Montréal.


identifier: Bouazza, Brahim  (2015). Principes de logiciel de nouvelle génération d’assistance à la mise au point de procédés industriels.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
automation Studio
modélisation
simulation
turbine à vapeur
procédé Williams-Otto

abstract:
Dans un cadre éducatif, les procédés industriels sont rarement accessibles pour effectuer des tests expérimentaux. Le recours à des outils de simulation de modèles dynamiques de ces procédés est souvent une solution pratique pour permettre l’étude de ces procédés. Le présent travail de recherche vise à développer des modèles mathématiques des principales unités d’opération utilisées dans le domaine du génie des procédés (turbines, distillation, réacteurs, etc.) afin d’inclure un nouveau volet dans le logiciel de simulation Automation Studio.

La turbine à vapeur a été sélectionnée pour être modélisée. Un modèle linéaire est développé afin de donner un aperçu du fonctionnement de celle-ci. Ce modèle est d’abord simulé à l’aide du logiciel Automation Studio et validé à l’aide du logiciel Matlab-Simulink.

Un autre modèle de la turbine, utilisé par les concepteurs de turbines à vapeur, est également développé. C’est un modèle non linéaire. Ce modèle est implémenté aussi sous Matlab-Simulink. Afin de simuler le modèle en boucle fermée (la simulation d’une centrale électrique à base d’une turbine à vapeur intégrant le modèle de la turbine développé), un régulateur de vitesse et des vannes de commande sont modélisés également. Les résultats de simulation obtenus sont concluants et reflète le comportement observé pour ce type de turbine dans la littérature.

Un autre modèle de procédé typique qui intègre les principales unités d’opération utilisées en génie de procédés est implémenté dans Automation Studio et validé à l’aide du logiciel Matlab-Simulink. Le modèle est composé d’un réacteur, d’un échangeur de chaleur, d’un décanteur, d’une colonne de distillation et d’un système de recyclage.


identifier: Li, Wen Yang  (2015). Finite element model for three-dimensional compressible turbulent flows.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Turbulence Modèles mathématiques.
Compressibilité.
Écoulement tridimensionnel.
Méthode des éléments finis.
Équations de Navier-Stokes.
Turbulence Simulation par ordinateur.
écoulements compressibles
Navier-Stokes
modèle de turbulence Spalart Allmaras

abstract:
Due to the complexity of the Navier-Stokes equations, numerical methods are widely used to analyze the flows. In this thesis, we establish a finite element model for three-dimensional compressible turbulent flows. We modified an in-house code in order to use several types of elements in a computational domain. We used four types of elements in our mesh: the 8-node hexahedron, the 4-node tetra, the 6-node prism, and the 5-node pyramid. The original code used only the 4-node tetra elements. We used the Streamline Upwind/Petrov-Galerkin stabilization technique with a shock capturing operator.

We validated the code with benchmark tests using the 3D Naca0012 model and the DLR F11 model. We used different sets of Reynolds numbers, Mach numbers, and angles of attack to test the code and compare our results with other numerical and experimental results. Because of the strong nonlinearities with the increase of the angle of attack, we need to set up a solution strategy to avoid divergence of the solution. The tests of verification and validation show that the results we obtained are comparable to those of the references.


identifier: Malekloo, Mohammadhossein  (2015). Multi-objective ACO resource consolidation in cloud computing environment.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Banques de données Économies d'énergie.
Systèmes virtuels (Informatique)
Algorithmes de colonies de fourmis.
Algorithmes génétiques.
Infonuagique Aspect de l'environnement.
consolidation
multi-objectif
cloud computing
emplacement de la machine virtuelle
optimisation de colonie de fourmis

abstract:
Cloud computing systems provide services to users based on a pay-as-you-go model. High volume of interest and a number of requests by user in cloud computing has resulted in the creation of data centers with large amounts of physical machines. These data centers consume huge amounts of electrical energy and air emissions. In order to improve Datacenter efficiency, resource consolidation using virtualization technology is becoming important for the reduction of the environmental impact caused by the data centers (e.g. electricity usage and carbon dioxide). By using Virtualization technology multiple VM (logical slices that conceptually called VMs) instances can be initialised on a physical machine. As a result, the amounts of active hardware are reduced and the utilisations of physical resources are increased.

The present thesis focuses on problem of virtual machine placement and virtual machine consolidation in cloud computing environment. VM placement is a process of mapping virtual machines (Beloglazov and Buyya) to physical machines (PMs). VM consolidation reallocates and optimizes the mapping of VMs and PMs based on migration technique. The goal is to minimize energy consumption, resource wastage and energy communication cost between network elements within a data center under QoS constraints through VM placement and VM consolidation algorithms. The multi objective algorithms are proposed to control trade-off between energy, performance and quality of services. The algorithms have been analyzed with other approaches using Cloudsim tools. The results demonstrate that the proposed algorithms can seek and find solutions that exhibit balance between different objectives.

Our main contributions are the proposal of a multi- objective optimization placement approach in order to minimize the total energy consumption of a data center, resource wastage and energy communication cost. Another contribution is to propose a multiobjective consolidation approach in order to minimize the total energy consumption of a data center, minimize number of migrations, minimize number of PMs and reconfigure resources to satisfy the SLA. Also the results have been compared with other single-objective and multi-objective algorithms.


identifier: Trudeau, Charles  (2015). Electrostatic deposition of graphene for use in photo-conductive switch.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Graphène Propriétés optiques.
Graphène Propriétés électriques.
Dispositifs optoélectroniques.
Photoconductivité.
Bolomètres.
dépot
électrostatique
interrupteur
photoconducteur
spectroscopie Raman

abstract: Graphene, a material made up from a single atomic layer of honeycomb structured sp2 bonded carbon atoms, has been gaining interest in the last decade for its integration in optoelectronic devices in a wide range of fields. Many methods of graphene growth and deposition have been developed over the years. These methods range from high cost and high quality of deposited graphene to low cost and low quality of deposited graphene, depending on the applications wanted. An overview and comparison of these methods is presented in this work. More focus is placed on one such deposition method; the electrostatic deposition of graphene. This work aims to show the possibility to deposit micro graphene sheet arrays directly for the use in optoelectronic device active layers, such as bolometers and photoconductive switches. Improvements to the current technologies involving deposition of graphene using electrostatic forces have been investigated, more precisely, improvements to the control of the shape, size and position of the deposited graphene. These improvements are realised primarily via surface etching of the graphitic material used for deposition by pulsed UV Laser radiation. Etching of the graphitic material is performed to limit and therefore control the size of the deposited graphene. Patterning of the deposition substrate is also explored as a method of modifying local electric field strengths, moreover the possibility of direct deposition of graphene onto pattern SiO2 substrate to create suspended membranes is explored. However, deposition of graphene onto un-patterned SiO2 substrate are the main deposition results presented in this work. The optoelectronic properties of the deposited graphene were studied. More precisely, the deposited graphene is shown to have a direct electrical response to incident light of multiple wavelengths, thus making it suitable for photoconductive switch devices. The calorimetric properties of the deposited graphene were also studied, these results, however, were less conclusive, casting doubt on the effectiveness of graphene as a bolometer active layer. Improvements to the homogeneity of the cleaving process used in the electrostatic deposition of graphene were performed and are shown to lead to large scale graphene depositions, previously only thought to be achievable with more costly methods of graphene growth. A simple and accurate method of characterising the number of graphene layers present in the deposition is developed using the center of a single fitted gaussian curve on the 2D graphene Raman peak.


identifier: Turenne, Maxime  (2015). A new domain specific language for generating and validating middleware configurations for highly available applications.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Middleware.

subject: Disponibilité (Organisation)

subject: Architecture logicielle guidée par modèle.

subject: UML (Informatique)

subject: Logiciels Normes.

subject: haute disponibilité

subject: ingénierie dirigée par les modèles

subject: langage de modélisation unifié (UML)

subject: diagramme de composants UML

subject: standards SAForum

abstract:
Nowadays, highly available services are becoming a part of our everyday life and the demand for them tends to always increase as we saw in the recent years. However, building highly available systems remains a challenging task for most system integrators who are expected to build reliable systems from none-reliable components. They have to deal with the constant pressure of the money lost in case of unplanned outages and in other cases; the consequences of such outages can threaten the life of humans.

Highly available is a characteristic given to a system/service that is available 99.999% of the time. The standard in the industry for achieving such availability with a system is to build it on a specialized middleware. Such middleware will manage the redundancy of the components and will ensure their availability. On the other hand, the majority of those systems are platform-dependent and mostly proprietary.

The service availability forum (SAForum) defines open standards for building and maintaining HA systems using the SAForum middleware. Nevertheless, this task remains tedious and error prone due to the complexity of this middleware configuration. In this thesis, we present a solution to automate the generation of description files for HA systems, which enables the automated generation of the middleware configuration of the previous approach. In order to achieve this objective, we propose an approach based on a new domain specific language extending the UML component diagrams, along with a corresponding set of model transformations. We also present our prototype implementation and a case study as a proof of concept verifying the approach.


identifier: Anowski, Marc  (2015). Conception d'un dispositif d'ostéosynthèse dynamique permettant un mouvement de rotation axiale du rachis cervical supérieur et de l'occiput.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
ostéosynthèse
rachis cervical supérieur
rotation axiale
occiput

abstract:
L'ostéosynthèse du rachis cervical supérieur et de l'occiput est une chirurgie fréquemment employée par les neurochirurgiens lorsqu'un patient présente une instabilité du rachis cervical et de l'occiput. Celle-ci peut avoir plusieurs causes, comme la polyarthrite rhumatoïde ou un traumatisme, et présente un risque élevé d'atteinte à la moelle épinière. L'installation de plaques et de tiges à même les vertèbres, inhérente à l'ostéosynthèse, rigidifie le rachis cervical et l'occiput au point où les mouvements de cette structure sont compromis. De nombreuses méthodes et de nombreux appareillages ont été développés au fil des ans, mais aucun ne permet de restaurer de grands mouvements, du moins pour cette région en particulier.

La question de recherche de ce mémoire est donc de savoir comment un dispositif d'ostéosynthèse du rachis cervical et de l'occiput pourrait permettre la rotation axiale de la tête tout en stabilisant cette région. Pour répondre à cette question, deux hypothèses ont été émises :

1. Un dispositif d'ostéosynthèse du rachis cervical supérieur et de l'occiput positionné à l’interface atlanto-axiale peut permettre à la tête de tourner de 25 degrés de chaque côté ;
2. Un tel dispositif peut supporter les charges nécessaires à la stabilité du rachis cervical et de l’occiput.

Pour vérifier la première hypothèse, une preuve de concept a été réalisée en utilisant le déploiement de la fonction qualité. Pour vérifier la seconde, une analyse par éléments finis a été faite permettant d’étudier le comportement du concept lorsque soumis à des chargements naturels.

Ainsi, deux dispositifs distincts ont pu être obtenus et modélisés. Les résultats montrent qu’ils peuvent assurer une rotation axiale de 23 degrés en moyenne de chaque côté. Le dispositif 2 laisse présager qu’il est en mesure de supporter des moments de 1.5 Nm dans différentes directions.


identifier: Flores Salinas, Manuel  (2015). Méthodologies nouvelles pour la réalisation d'essais dans la soufflerie Price-Païdoussis.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Souffleries aérodynamiques Essais.

subject: Avions Ailes.

subject: Pression Mesure.

subject: Dispositifs piézoélectriques.

subject: Souffleries aérodynamiques Dynamique des fluides.

subject: Réseaux neuronaux (Informatique)

subject: soufflerie subsonique

subject: capteurs de pression

subject: essais en soufflerie

subject: transition laminaire/turbulente

abstract:
Le présent mémoire en génie de la production automatisée vise à décrire le travail effectué dans la soufflerie Price-Païdoussis du laboratoire LARCASE pour trouver les éthodologies expérimentales et les procédures de tests, qui seront utilisées avec les modèles d’ailes actuellement au laboratoire. Les méthodologies et procédures présentées ici vont permettre de préparer les tests en soufflerie du projet MDO-505 Architectures et technologies déformables pour l’amélioration des performances des ailes, qui se dérouleront durant l’année 2015.

D’abord, un bref historique des souffleries subsoniques sera fait. Les différentes sections de la soufflerie Price-Païdoussis seront décrites en mettant l’emphase sur leur influence dans la qualité de l’écoulement qui se retrouve dans la chambre d’essai. Ensuite, une introduction à la pression, à sa mesure lors de tests en soufflerie et les instruments utilisés pour les tests en soufflerie au laboratoire LARCASE sera présenté, en particulier le capteur piézoélectrique XCQ-062. Une attention particulière sera portée au mode de fonctionnement, à son installation, à la mesure et à la détection des fréquences et aux sources d’erreurs lorsqu’on utilise des capteurs de haute précision comme la série XCQ-062 du fournisseur Kulite. Finalement, les procédures et les méthodologies élaborées pour les tests dans la soufflerie Price-Païdoussis seront utilisées sur quatre types d’ailes différentes.

L’article New methodology for wind tunnel calibration using neural networks – EGD approch portant sur une nouvelle façon de prédire les caractéristiques de l’écoulement à l’intérieur de la soufflerie Price-Païdoussis se trouve dans l’annexe 2 de ce document. Cet article porte sur la création d’un réseau de neurones multicouche et sur l’entraînement des neurones, Ensuite, une comparaison des résultats du réseau de neurones a été fait avec des valeurs simulés avec le logiciel Fluent.


identifier: Mehmanparast Nodehi, Hedayeh  (2015). Biomechanical investigation of the factors related to pedicle screw fixation strength.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Vis (Ostéosynthèse) Essais.

subject: Vis (Ostéosynthèse) Propriétés mécaniques.

subject: Flexion (Mécanique)

subject: Colonne vertébrale Propriétés mécaniques.

subject: Biomécanique.

subject: Colonne vertébrale Lésions et blessures Traitement.

subject: Colonne vertébrale Malformations Traitement.

subject: Ostéosynthèse.

subject: vis pédiculaire

subject: mécanismes de relâchement

subject: chargement cyclique en flexion

subject: rigidité de fixation

subject: force d'indentation

subject: couple de serrage à l'insertion

subject: densité minérale osseuse

abstract:
Spinal pathologies or injuries can severely compromise the quality of life for the patients. The surgical intervention is often performed using internal fixation devices. Fixation with pedicle screws is a well-established method providing spinal stability and deformity correction. However, reported rates of fixation failure because of screw loosening have become a major concern, especially with the appearance of new and more powerful surgical techniques. Numerous experimental studies have been devoted to pedicle screw fixation strength evaluation. The evaluation methods are commonly including preoperative measurements of bone mineral density, screw insertional torque measurement and pullout tests. Bone mineral density measurement gives only to some extent an estimation of the pedicle screw fixation strength. Several studies indicated that the screw insertional torque measurement can provide predictive information on the fixation strength. However, the latter was not confirmed by other studies. This controversy illustrates the need for improving the understanding of factors related to pedicle screw fixation strength. In addition, there is a need for better understanding the mechanisms of pedicle screw loosening leading to failure and their effects on the fixation strength.

The main objective of this doctoral thesis was to improve the understanding on the mechanisms of pedicle screw loosening and the factors related to pedicle screw fixation strength. This objective is related to two hypotheses: 1) the indentation force measured while performing the pilot hole and the torque observed during screw insertion are related to the screw pullout force and stiffness; 2) cyclic bending load (toggling) on pedicle screw in craniocaudal (CC) and mediolateral (ML) directions loosens the screw and affects the pullout force and stiffness.

Three specific objectives were defined to verify the hypotheses using two experimental protocols. The first specific objective was to develop and validate tools measuring the indentation force while performing the pilot hole and the insertional torque during pedicle screw insertion. The second objective was to compare the screw loosening mechanisms through toggling in different modes and evaluate their effects on pedicle screw pullout force and stiffness. Finally, the third objective was to establish the relationships between the indentation force, the insertional torque and the screw pullout force and stiffness.

The first protocol was performed on synthetic bone surrogates mainly to explore the first specific objective. Furthermore, to account for the effect of various bone densities and toggling modes on pullout force and stiffness, pedicle screw were pulled out with and without toggling from synthetic bone surrogates of three different densities. With five repetitions, a total of 36 trials have been completed. Finally, potential relationships between the indentation force and the insertional torque with the pullout force and stiffness were explored. The second protocol was performed on porcine vertebrae to investigate the second and the third specific objectives. As the second specific objective, three toggling modes (CC, ML and no toggling (NT)) were performed on porcine lumbar vertebrae ranging from L1 to L3. The screws were then submitted to axial pullout test. A complete design of experiment with two factors and three levels (32 = 9 trials) was used to investigate on the main effect of toggling mode and vertebral level on screw pullout force and stiffness, as well as their quadratic interactions. With five repetitions, a total of 54 trials were performed on 27 isolated vertebrae, using both pedicles. Finally, potential relationships were investigated between the indentation force while performing a pilot hole, the insertional torque during screw insertion, and the pullout force and stiffness with and without toggling.

The results of the first protocol suggest that screw toggling significantly affects the pullout force (P = 0.01) and stiffness (P < 0.0001). A higher pullout force and stiffness was demonstrated for higher density without toggling. The effect of density was higher than the effect of toggling on pullout force. The indentation force while performing the pilot hole was significantly correlated to pullout force and stiffness (r = 0.99, P < 0.0001 and r = 0.92, P < 0.0001 respectively). Strong correlations were also shown between the insertional torque during screw insertion and the pedicle screw pullout force and stiffness (r = 0.98, P < 0.0001 and r = 0.91, P < 0.0001 respectively).

The study on porcine vertebrae showed that screw toggling significantly affects the pullout force (P = 0.0004) and stiffness (P < 0.0001). The lowest pullout force and stiffness were illustrated for CC toggling while the highest ones were shown without toggling (NT). The effect of vertebral level on pullout force was higher than the effect of toggling. Lower pullout force and higher stiffness were observed at anatomically lower vertebra level (L3). The effect of toggling was more important on the stiffness than the pullout force at all vertebral levels. Significant differences in pullout force were shown between CC toggling and no toggling (P = 0.03) and between CC and ML toggling (P = 0.02). For the stiffness, significant différences were shown between all toggling modes (CC and NT: P < 0.0001, ML and NT: P = 0.0002, CC and ML: P = 0.0003). The indentation force, the insertional torque and the BMD had the highest important correlations with pullout force with and without toggling (0.71 < r < 0.88). For the stiffness after CC toggling and with no toggling, the indentation force, the insertional torque and the BMD had the most important negative correlations (-0.60 < r < -0.85). Multiple regression analysis showed that BMD and insertional torque improve the estimation of pullout force after CC or ML toggling (R2 > 0.85, P < 0.0001). For pullout force without toggling BMD and pedicle area were the main contributing factors to the regression model. For the stiffness with and without toggling, the indentation force was the single best factor with highest contribution to the regression model.

In conclusion, pedicle screw toggling significantly affects the pedicle screw pullout force and stiffness. Screw toggling, in particular CC toggling, should be considered in the biomechanical evaluation of pedicle screw fixation strength. Furthermore, the contribution of toggling was more important on the stiffness than the pullout force. The effect of vertebral level should be considered in determining the fixation strength. The developed instruments and methods for indentation force measurement during pilot hole creation and insertional torque measurement during screw insertion were reproducible, and provide valuable data to estimate pedicle screw pullout force and stiffness. The relationship between the pilot hole indentation force and screw insertional torque, and the screw pullout force and stiffness are a affected by the toggling mode. Indentation force and insertional torque measurements, together with BMD measurement, are recommended for a better estimation of pedicle screw fixation strength after CC toggling.


identifier: Prévost, Isabelle  (2015). Application de la vision artificielle à l'identification de groupes benthiques dans une optique de suivi environnemental des récifs coralliens.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Reconnaissance optique des formes (Informatique)

subject: Algorithmes.

subject: Biologie Classification Logiciels.

subject: Vision artificielle (Robotique)

subject: Conservation des récifs coralliens.

subject: Faune benthique.

subject: Intelligence artificielle Applications biologiques.

subject: récifs coralliens

subject: groupes benthiques

abstract:
La composition des récifs coralliens est un excellent indicateur de la santé de la faune marine. Pour cette raison, les biologistes de l’Australian Institute of Marine Science (AIMS) en effectuent un suivi constant par l’analyse de photos acquises chaque année à travers la Grande Barrière de corail. Pour accélérer l’identification de leur contenu, on développe des algorithmes automatisés de reconnaissance de forme qui sont basés sur l’intelligence et la vision artificielles.

Nous avons optimisé chaque étape d’un de ces algorithmes pour les caractéristiques de la base de données de l’AIMS. Pour débuter, nous avons évalué divers prétraitements pour compenser l’effet de l’imagerie sous-marine. Ensuite, nous avons itéré sur la taille de la fenêtre d’analyse pour former une segmentation simple et facile d’application. Puis, nous avons extrait des descripteurs à plusieurs échelles et sur plusieurs canaux de couleur de manière à exploiter adéquatement la richesse en information visuelle des images de coraux et nous avons réduit la dimensionnalité de l’espace de descripteurs. Enfin, nous avons défini une plage de valeurs idéales pour les paramètres des classificateurs. Pour compléter le tout, nous avons comparé la performance des étapes optimisées à celle d’algorithmes correspondant à la fine pointe de la technologie.

Postérieurement, nous avons généralisé l’application à toute la base de données par des validations croisées qui ont permis de définir les limites de performance du système. Nous avons aussi développé des stratégies réalistes d’exploitation de la base de données. Pour ce faire, nous avons évalué la compatibilité de divers groupes d’entrainement et de test, appartenant à la même période temporelle, mais à des emplacements spatiaux distincts et vice-versa, puis à des groupes petits, grands, homogènes et diversifiés. La stratégie ainsi développée a permis d’atteindre les objectifs fixés et de compléter un outil efficient pour les biologistes marins de l’AIMS.


identifier: El Bardai, Abderrahmane  (2015). Virtualisation d'une plateforme de gestion de contexte.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Informatique sensible au contexte.
Réseaux de capteurs sans fil.
Architecture logicielle.
Infonuagique.
virtualisation
cloud computing
sensibilité au contexte

abstract:
Depuis son apparition, le Cloud Computing a motivé différents acteurs du secteur des technologies de l’information à créer de nouveaux services virtuels. Le Cloud Computing apporte beaucoup d’avantages comme la personnalisation, le paiement au besoin ou encore l’effet d’avoir une élasticité infinie.

Les systèmes CA sont des systèmes intelligents qui peuvent changer de comportement dépendamment du contexte dans lequel ils se trouvent. Ce type de système est le genre de système que l’utilisateur final préfère, car il anticipe ses besoins et s’y adapte. Pour avoir, un bon système CA, il faut avoir une bonne base de source d’informations. Ces informations de base permettent à ces systèmes d’être plus précis pour identifier leur contexte actuel. Les réseaux de capteurs sans fil sont une riche source d’information, car ils offrent une information diversifiée et en grand nombre.

Notre projet consiste à virtualiser les systèmes CA en utilisant les réseaux de capteurs sans fil. Notre première contribution consiste à décomposer les systèmes CA en blocs fonctionnels. La deuxième contribution est la proposition d’une architecture de gestion de contexte qui permet la composition et le déploiement de services CA dans le nuage. Cette architecture est validée à travers le prototypage et les tests. Notre dernière contribution est la proposition d’une méthodologie de dimensionnement de ces blocs fonctionnels.


identifier: Bautista, Mary Carmen  (2015). Turbullence modelling of the atmospheric boundary layer over complex topography.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Air Écoulement Modèles mathématiques.
Turbulence atmosphérique.
Couche limite (Météorologie)
Topographie.
Modèles numériques de terrain.
Industrie éolienne.
technologie éolienne
modélisation de la turbulence
model hybride
terrain complexe
simulations micro-échelle

abstract:
Nowadays, the wind energy industry employs different types of turbulence models which are capable of reproducing the correct and realistic behaviour of relatively simple flows (e.g. Wind over flat, homogeneous and obstacle free terrain). However, as the complexity of the flow increases (e.g. wind over complex topography), the accuracy of the turbulence models may be greatly reduced, and in general, their computational cost rises significantly. Accurate and reliable flow simulations are still not practical for wind industry applications over complex terrain.

To improve wind flow simulations over complex terrain, two of the main challenges that the wind energy sector faces are addressed. The first challenge is related to the fact that ground surface modelling treatments are valid only on flat terrain. Nevertheless, it is a common practice to use those surface treatments on simulations over complex terrain. However, the k − ω SST (shear stress transport) turbulence model has a novel surface treatment that is less dépendent on flat terrain assumptions. The second challenge is the high computational cost when accuracy and reliable turbulence statistics are needed. Nonetheless hybrid turbulence models could provide a good compromise between accuracy and computational cost. A turbulence model based on the k − ω SST model and the simplified improved delayed detached-eddy simulation (SIDDES) hybrid technique is proposed to address those needs.

To validate this model for atmospheric flows, first an extensive analysis of certain canonical flows was carried out. This rigorous validation helped understand the inherent limitations of the turbulence model within the specific numerical framework. Subsequently, computations of the neutrally stratified atmospheric flow over flat homogeneous terrain and then over complex topography were conducted. The results show that the k − ω SST-SIDDES turbulence model is able to predict realistic wind behaviour over flat terrain and more complex cases. The vertical grid refinement in the near-wall region required by this model poses a major challenge for the mesh generator. But despite this limitation, k − ω SST-SIDDES turbulence model proved to be a suitable approach for modelling the wind flow over complex terrain without relying on flat terrain assumptions or requiring substantial computer resources.


identifier: Pagano, Christophe  (2015). Adaptive classifier ensembles for face recognition in video-surveillance.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Reconnaissance des visages (Informatique)

subject: Systèmes adaptatifs (Informatique)

subject: Apprentissage automatique.

subject: Vidéosurveillance.

subject: Identification biométrique.

subject: changement

subject: classificateur

subject: détection

subject: dynamique

subject: fusion

subject: multi

subject: multi-classificateur

subject: apprentissage incrémental

subject: détection de changement

subject: sélection et fusion dynamique

abstract:
Lors de l’implémentation de systèmes de sécurité tels que la vidéo-surveillance intelligente, l’utilisation d’images de visages présente de nombreux avantages par rapport à d’autres traits biométriques. En particulier, cela permet de détecter d’éventuels individus d’intérêt de manière discrète et non intrusive, ce qui peut être particulièrement avantageux dans des situations comme la détection d’individus sur liste noire, la recherche dans des données archivées ou la ré-identification de visages.

Malgré cela, la reconnaissance de visages reste confrontée à de nombreuses difficultés propres à la vidéo surveillance. Entre autres, le manque de contrôle sur l’environnement observé implique de nombreuses variations dans les conditions d’éclairage, la résolution de l’image, le flou de mouvement, l’orientation et l’expression des visages. Pour reconnaître des individus, des modèles de visages sont habituellement générés à l’aide d’un nombre limité d’images ou de vidéos de référence collectées lors de sessions d’inscription. Cependant, ces acquisitions ne se déroulant pas nécessairement dans les mêmes conditions d’observation, les données de référence représentent pas toujours la complexité du problème réel. D’autre part, bien qu’il soit possible d’adapter les modèles de visage lorsque de nouvelles données de référence deviennent disponibles, un apprentissage incrémental basé sur des données significativement différentes expose le système à un risque de corruption de connaissances. Enfin, seule une partie de ces connaissances est effectivement pertinente pour la classification d’une image donnée.

Dans cette thèse, un nouveau système est proposé pour la détection automatique d’individus d’intérêt en vidéo-surveillance. Plus particulièrement, celle-ci se concentre sur un scénario centré sur l’utilisateur, où un système de reconnaissance de visages est intégré à un outil d’aide à la décision pour alerter un opérateur lorsqu’un individu d’intérêt est détecté sur des flux vidéo. Un tel système se doit d’être capable d’ajouter ou supprimer des individus d’intérêt durant son fonctionnement, ainsi que de mettre à jour leurs modèles de visage dans le temps avec des nouvelles données de référence. Pour cela, le système proposé se base sur de la détection de changement de concepts pour guider une stratégie d’apprentissage impliquant des ensembles de classificateurs. Chaque individu inscrit dans le système est représenté par un ensemble de classificateurs à deux classes, chacun étant spécialisé dans des conditions d’observation différentes, détectées dans les données de référence. De plus, une nouvelle règle pour la fusion dynamique d’ensembles de classificateurs est proposée, utilisant des modèles de concepts pour estimer la pertinence des classificateurs vis-à-vis de chaque image à classifier. Enfin, les visages sont suivis d’une image à l’autre dans le but de les regrouper en trajectoires, et accumuler les décisions dans le temps.

Au Chapitre 2, la détection de changement de concept est dans un premier temps utilisée pour limiter l’augmentation de complexité d’un système d’appariement de modèles adoptant une stratégie de mise à jour automatique de ses galeries. Une nouvelle approche sensible au contexte est proposée, dans laquelle seules les images de haute confiance capturées dans des conditions d’observation différentes sont utilisées pour mettre à jour les modèles de visage. Des expérimentations ont été conduites avec trois bases de données de visages publiques. Un système d’appariement de modèles standard a été utilisé, combiné avec un module de détection de changement dans les conditions d’illumination. Les résultats montrent que l’approche proposée permet de diminuer la complexité de ces systèmes, tout en maintenant la performance dans le temps.

Au Chapitre 3, un nouveau système adaptatif basé des ensembles de classificateurs est proposé pour la reconnaissance de visages en vidéo-surveillance. Il est composé d’un ensemble de classificateurs incrémentaux pour chaque individu inscrit, et se base sur la détection de changement de concepts pour affiner les modèles de visage lorsque de nouvelles données sont disponibles. Une stratégie hybride est proposée, dans laquelle des classificateurs ne sont ajoutés aux ensembles que lorsqu’un changement abrupt est détecté dans les données de référence. Lors d’un changement graduel, les classificateurs associés sont mis à jour, ce qui permet d’affiner les connaissances propres au concept correspondant. Une implémentation particulière de ce système est proposée, utilisant des ensembles de classificateurs de type Fuzzy-ARTMAP probabilistes, générés et mis à jour à l’aide d’une stratégie basée sur une optimisation par essaims de particules dynamiques, et utilisant la distance de Hellinger entre histogrammes pour détecter des changements. Les simulations réalisées sur la base de donnée de vidéo-surveillance Faces in Action (FIA) montrent que le système proposé permet de maintenir un haut niveau de performance dans le temps, tout en limitant la corruption de connaissance. Il montre des performances de classification supérieure à un système similaire passif (sans détection de changement), ainsi qu’a des systèmes de référence de type kNN probabiliste, et TCM-kNN.

Au Chapitre 4, une évolution du système présenté au Chapitre 3 est proposée, intégrant des mécanismes permettant d’adapter dynamiquement le comportement du système aux conditions d’observation changeantes en mode opérationnel. Une nouvelle règle de fusion basée sur de la pondération dynamique est proposée, assignant à chaque classificateur un poids proportionnel à son niveau de compétence estimé vis-à-vis de chaque image à classifier. De plus, ces compétences sont estimées à l’aide des modèles de concepts utilisés en apprentissage pour la détection de changement, ce qui permet un allègement des ressources nécessaires en mode opérationnel. Une évolution de l’implémentation proposée au Chapitre 3 est présentée, dans laquelle les concepts sont modélisés à l’aide de l’algorithme de partitionnement Fuzzy C-Means, et la fusion de classificateurs réalisée avec une moyenne pondérée. Les simulation expérimentales avec les bases de données de vidéo-surveillance FIA et Chokepoint montrent que la méthode de fusion proposée permet d’obtenir des résultats supérieurs à la méthode de sélection dynamique DSOLA, tout en utilisant considérablement moins de ressources de calcul. De plus, la méthode proposée montre des performances de classification supérieures aux systèmes de référence de type kNN probabiliste, TCM-kNN et Adaptive Sparse Coding.


identifier: Boukadida, Mohamed  (2015). Étude numérique de l'écoulement dans un collecteur solaire à tubes sous vide ouverts des deux côtés.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Chauffage solaire Appareils et matériel.

subject: Dynamique des fluides numérique.

subject: Tubes à vide.

subject: Capteurs solaires.

subject: collecteur solaire

subject: tubes sous vide

subject: ANSYS Fluent

subject: écoulement

subject: distribution du débit massique

abstract:
Le Canada possède un potentiel d’ensoleillement important, ce qui permet de prévoir des installations solaires à travers tout le pays. En outre, 80% de la consommation d’énergie résidentielle est consacrée à la production de chaleur pour l’eau chaude domestique et au chauffage des locaux (Sibbitt et al., 2007). Cette production de chaleur pourrait être fournie par des collecteurs solaires à tubes sous vide qui ont de meilleures performances que celles des collecteurs solaires plans lorsque la température est supérieure à 70-80 oC dû à leur forte isolation.

L’objectif principal de ce travail est d’étudier l’écoulement d’eau dans un collecteur solaire à tubes sous vide ouverts aux deux extrémités. L’étude est faite numériquement à l’aide du logiciel ANSYS Fluent 14.0. Le fluide entre par un plénum froid, se partage dans les différents tubes sous vide pour se chauffer par le rayonnement solaire incident, et finit par sortir à travers un plénum chaud. La faiblesse de ce modèle de collecteur de base est qu’il n’offre pas un partage équilibré de l’eau dans les différents tubes sous vide.

Avant de discuter les résultats de prédiction de l’écoulement dans le collecteur solaire en question, il est nécessaire de valider l’utilisation de ce code en comparant les résultats obtenus avec d’autres résultats théoriques. Les résultats sont comparés aux résultats obtenus par Jones et Lior (1994). Un bon accord a été trouvé entre les résultats produits par les deux méthodes.

La distribution d’eau dans le collecteur solaire est quantifiée en se basant sur un paramètre Ω qui est un facteur qui "mesure" le degré d’uniformité. Pour la géométrie de base (configuration en Z) et pour un débit massique égal à 0,10 kg/s, Ω est égal à 99,17 %. Plusieurs paramètres géométriques, tel que la longueur des tubes, le rapport des diamètres, r, et l’espacement entre les tubes ont été variés pour étudier leur impact sur la distribution. Aussi, le changement des positions d’entrée et de sortie d’eau a montré que la configuration en U offre plus d’uniformité de la distribution dans le collecteur solaire.

Finalement, la solution préconisée pour améliorer davantage la distribution de l’écoulement consiste à rétrécir linéairement le plénum froid. Ainsi le facteur Ω augmente. Il passe de 99,17 % pour la géométrie de base à 99,80 %.


identifier: Sacuto, Fabien  (2010). Caractérisation des milieux hautes tensions en vue d'adapter un réseau sans fil de capteurs.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Électricité Distribution Haute tension.

subject: Brouillage électromagnétique.

subject: Brouillage électromagnétique Mesure.

subject: Réseaux de capteurs sans fil.

subject: Électricité Distribution Québec (Province)

subject: décharge partielle

subject: bruit couronne

subject: bruit électromagnétique

subject: transport d'énergie

subject: postes hautes tensions

abstract: Les postes de transports d'énergie d'Hydro-Québec sont le siège d'interférences électromagnétiques causées par les hautes tensions véhiculées et par le fonctionnement de l'équipement présent sur le site. Les études de cet environnement ont révélé que le bruit électromagnétique varie d'une puissance allant de -176 dBm à 40 dBm pour une gamme de 10 MHz à 10 GHz. Ne pouvant tirer des câbles réseaux sur une aire de 1 Km2, un réseau de capteurs sans fil est de loin la meilleure solution pour contrôler les équipements présents depuis l'extérieur. Il faut donc rassembler les différentes technologies du sans fil (Wi-Fi, Wimax, LTE ... ) afin de mettre en réseau les capteurs de ces équipements, tout en prenant en compte la localisation du bruit et ses caractéristiques (fréquence, gain) pour la sélection du matériel de communication et son emplacement. Ce mémoire vise à caractériser l'environnement électromagnétique des postes de transport d'énergie en recensant les bruits déjà mesurés et en proposant une méthode de capture et d'analyse du bruit impulsionnel.


identifier: Hamedanianpour, Hossein  (2013). Effect to tool wear on quality of carbon fiber reinforced polymer laminate during edge trimming.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Matières plastiques renforcées avec des fibres de carbone Usinage.

subject: Résines époxydes.

subject: Stratifiés.

subject: Fraisage.

subject: Outils de coupe pour métaux.

subject: Usure (Mécanique)

subject: Surfaces (Technologie) Analyse.

subject: Rugosité.

subject: Matériaux Détérioration.

subject: Industries aérospatiales Matériaux.

subject: composite

subject: CFRP

subject: Détourage

subject: Usure des outils

subject: Qualité de surface

abstract: Polymer matrix composites, especially carbon fiber reinforced polymers (CFRPs) are vastly used in different high technology industries, including aerospace, automotive and Wind energy. Normally, when CFRPs are cured to near net shape, finishing operations such as trimming, milling or drilling are used to remove excess materials. The quality of these finishing operations is highly essential at the level of final assembly. The present study aims to study the effect of cutting tool wear on the resulting quality for the trimming process of high performance CFRP laminates, in the aerospace field. In terms of quality parameters, the study focuses on surface roughness and material integrity damages (uncut fibers, fiber pullout, delamination or thermal damage of the matrix), which could jeopardize the mechanical performance of the components. In this study, a 3/8 inch diameter CVD diamond coated carbide tool with six flutes was used to trim 24-ply carbon fiber laminates. Cutting speeds ranging from 200 m/min to 400 m/min and feed rates ranging from 0.3048 mm/rev to 0.4064 mm/rev were used in the experiments. The results obtained using a scanning electron microscope (SEM) showed increasing defect rates with an increase in tool wear. The worst surface integrity, including matrix cracking, fiber pull-out and empty holes, was also observed for plies oriented at -45° degrees. For the surface finish, it was observed that an increase in tool wear resulted in a decrease in surface roughness. Regarding tool wear, a lower rate was observed at lower feed rates and higher cutting speeds, while a higher tool wear rate was observed at intermediate values of our feed rate and cutting speed ranges.


identifier: Massé, Léandre  (2015). Conception d'un banc d'essai destiné aux tests statiques structuraux d'une aile morphable.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Essais (Technologie) Appareils et matériel Conception et construction.

subject: Avions Ailes Essais.

subject: Contrôle des structures (Ingénierie).

subject: banc

subject: essai

subject: test statique

subject: cas de chargement

subject: dimensionnement analytique

subject: analyse numérique

abstract:
Dans une volonté de réduction de la consommation en carburant, Bombardier Aéronautique étudie le concept d’aile adaptative. Il s’agit de modifier la courbure du profil de l’aile en vol pour améliorer la laminarité de l’écoulement et diminuer la traînée. Cette technologie consiste à déformer mécaniquement par le biais d’actionneurs, une section de l’extrados fait de matériau composite. La peau en composite est conçue suffisamment flexible pour être déformée et suffisamment rigide pour soutenir les charges aérodynamiques de vol.

Ce projet s’inscrit dans la réalisation d’un test statique d’une section de l’aile afin de valider la tenue mécanique à un cas particulier de chargement correspondant à un vol en trajectoire rectiligne uniforme, réservoirs pleins. Il ne s’agit pas d’un test de certification structural requis par les organisations de certifications aéronautiques mais uniquement d’un point de contrôle de sa conception. Pour réaliser ce test statique, l’aile est assemblée sur un banc d’essai autoporteur conçu selon les critères et spécifications attendus par le constructeur. La conception du banc se divise en trois parties.

La première étape consiste à identifier le chargement interne théorique de l’aile pour orienter la conception du banc de manière à reproduire ce chargement expérimentalement. À l’issue de cette identification, les dimensions globales de la structure du banc sont connues. Le dimensionnement analytique des composants standards du banc apparaît comme la deuxième étape de la conception du banc et permet de connaître les dimensions des éléments tels que les poutres, l’épaisseur des plaques et des cordons de soudure.

L’analyse numérique par éléments finis intervient comme la troisième étape de la conception en permettant de dimensionner les éléments disposants d’une géométrie plus complexe, de valider les facteurs de sécurité sur l’intégralité de la structure et des éléments du boulonnage ainsi que les déplacements de la structure après simulation.

Le test statique expérimental permet de valider la rigidité de l’aile et de sa peau composite par leur tenue au cas de chargement. Il valide également le modèle numérique par éléments finis du banc en présentant des résultats similaires.

En conclusion, la conception du banc est validée car elle respecte les facteurs de sécurité imposés par Bombardier Aéronautique.


identifier: Travaglini, Christophe  (2015). Simulation of lamb wave propagation and interaction with defects using commercially available software.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Détection de défaut (Ingénierie)
Essais par ultrasons.
Ondes de Lamb Modèles mathématiques.
Méthode des éléments finis.
Surveillance de l'état des structures.
ultrasons
ondes guidées
intégrité structurale
hautes fréquences

abstract:
Structural Health Monitoring (SHM) consists of the continuous process of damage detection in an engineering component using built-in transducers and any resultant intervention to preserve structural integrity. It is a multidisciplinary field in terms of the technology involved as well as the diverse applications. Good SHM systems are considered those that combine a high sensitivity to defects and a low density of sensors.

Ultrasonic guided waves have the ability to propagate long distances with minimal attenuation making them particularly interesting in SHM applications. Using the baseline subtraction approach, the signal from a defect free structure is compared to the actual monitoring signal in order to detect and characterize defects.

There are many scientific publications on low frequency guided waves for SHM purposes and the interaction between guided wave fundamental modes and defects is also well documented. There are, however, a very limited number of studies on high order modes. High frequency guided waves may enable the detection of smaller cracks relative to conventional low frequency guided waves systems. The main difficulty at high frequency is the co-existence of several modes with different velocities.

This study investigates the advantages of high frequency guided waves relative to low frequency to detect cracks at their initiation. Thus the scattering around a through-thickness hole is studied with a view to develop a highly sensitive SHM method.

2D and 3D finite element models of a 305 mm × 305 mm × 1.6 mm aluminum plate were used to determine the scattering of cracks on the circumference of a throughthickness hole in the middle of the plate. Crack properties such as orientation, length and depth were studied in order to characterize the crack using the received signals. A subset of the finite element simulations was validated against experimental results. The experimental setup comprised a classic contact piezoelectric transducer bonded on the side of the plate and a laser Doppler vibrometer for the detection. Input signals centered at 100 kHz and 4 MHz were used in simulations and experiments for low and high frequency studies respectively.


identifier: Poulin, Luc  (2015). La sécurité des applications en technologie de l'information : une approche d'intégration des éléments de sécurité dans le cycle de vie des applications et des systèmes d'information.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

format: application/pdf application/pdf application/pdf application/pdf

subject: Logiciels d'application Sécurité Mesures Normes.

subject: Protection de l'information (Informatique) Normes.

subject: Logiciels d'application Conception.

subject: Produits commerciaux Cycle de vie.

subject: Industrie Informatique.

subject: génie logiciel

subject: modèle sécurité application

subject: ISO 27034

abstract:
L'industrie des technologies de l’information (TI) et les organisations qui les utilisent ont à leur disposition beaucoup de moyens pour développer, acquérir et maintenir des applications sécuritaires. Toutefois, bien qu’il existe pour ce faire une panoplie de bonnes pratiques, de normes et d’outils, les organisations peinent à atteindre ce but.

Seize problématiques permettant d’expliquer cette situation ont été identifiées au cours de cette recherche dont le but est de concevoir, de faire approuver par une organisation internationale de normalisation, et de rendre accessible à ceux qui développent ou qui utilisent des applications, un nouveau modèle de sécurité des applications (modèle SA). L’utilisation de ce modèle permet la mise en place et la démonstration de la sécurité d’une application, assurant ainsi la protection des informations sensibles impliquées par son utilisation. Le modèle SA propose des concepts, des principes, des processus et des composants pour permettre à une organisation de se doter d’un cadre normatif répondant à ses besoins de sécurité, tout en respectant ses capacités.

Ce modèle SA permet de prendre en compte les contextes d’affaires, juridiques et technologiques spécifiques aux environnements où les applications sont développées et utilisées. Il permet aussi de gérer les risques de sécurité provenant des personnes, des processus et de la technologie qui pourraient menacer les informations sensibles impliquées par ces applications. Ce modèle SA permet d’identifier et de mettre en place un ensemble de contrôles et de mesures de sécurité afin d’assurer un niveau de confiance de la sécurité d’une application durant son cycle de vie. Finalement, le modèle SA permet à l’organisation qui l’utilise de fournir les preuves mesurables et répétables indiquant l’atteinte et le maintien du niveau de confiance ciblé, en fonction du contexte d’utilisation spécifique de ses applications.

Le modèle SA inclut les différents éléments d’une architecture de sécurité des applications pouvant être utilisés par les organisations et l’industrie des TI. Ces éléments sont définis, validés, testés et intégrés dans un cadre normatif qui sera utilisé comme une source autoritaire guidant la mise en oeuvre de la sécurité pour les applications d’une organisation.


identifier: Yassin, Mohmmad Hany  (2015). Nonlinear seismic soil-pile interaction analysis for bridges founded in Quebec soil.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
pieu/caisson
interaction sol-structure
sismique
non linéaire
courbe p-y

abstract: This doctorate program focuses on the nonlinear behavior of seismic soil-structure interaction of deep foundations with particular emphasis in Quebec soil. Soil-structure interaction (SSI) plays a crucial role when analyzing and designing important or essential structures, such as skyscrapers, nuclear reactor facilities and highway bridges. For the latter, deep foundations are commonly used to support the bridge superstructure. Historically, the analysis of the interaction between the piles and the embedment soil under lateral loadings used the beam on Winkler theory which is implemented through the p-y curves general method. The commonly-used springs are driven originally from full-scale tests on piles with static or slow cyclic lateral load application. Evidences, from disturbed or damaged structures after earthquake, indicate that SSI follows different curve from the static p-y curve used in the design. The main objective of this research study is to contribute bridge the gap by carrying comprehensive nonlinear seismic analyses on soil-pile interaction for Quebec soils. Extensive numerical investigations have been conducted on 600 parametrical models in order to evaluate these variations and gaps. Results from this research study shows that the following parameters have a direct impact on the seismic soil-pile interaction: the length of the pile, the mass of the structure, as well as the intensity of the seismic record. The seismic soil-pile interaction (SPSI) is normally investigated by dynamic time history analysis on continuum soil-structure models. However, this process is long and time consuming particularly in engineering practice. A new simplified method is proposed in this study to scale the static p-y curves in order to simulate the dynamic behavior of SPSI. The results indicate a reasonable matching between the results from time-history and static analysis. Scaling the current p-y curves in order to simulate the SPSI, would results in a more accurate estimation for the seismic demands on the bridge. Furthermore it will reduce the computation cost by benefiting from currently-used and fast to implement p-y curve method. Field experiments on several types of soil are recommended in order to normalize these findings for engineering practice.


identifier: Trudeau, Louis-Charles  (2015). Conception d’une mémoire cache L1 asynchrone pour un processeur ARM.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
mémoire cache L1
pipeline asynchrone
architecture processeur

abstract:
Les processeurs conçus par Octasic séparent actuellement le centre de traitement du processeur (CPU) asynchrone des mémoires d’instructions et de données synchrones. Le CPU est scindé en plusieurs unités d’exécutions (XUs) qui sont synchronisées par un système de jetons, qui utilise un protocole de communication basé sur les transitions. Un jeton est associé à chaque ressource du processeur (mémoire d’instructions et de données, fichier de registre, branchement conditionnel, etc.) et ceux-ci sont partagés au sein des XUs. Lorsqu’on accède la ressource, le jeton est utilisé puis relâché en fonction d’un délai proportionnel au temps de propagation de la logique combinatoire de la ressource. Ce type d’architecture asynchrone permet de réduire de moitié l’énergie consommée lors de l’exécution d’une tâche, comparativement à un processeur équivalent synchrone.

Dans le cadre de ce projet, le but est d’améliorer l’accès à la mémoire L1, qui impose présentement une pénalité de synchronisation de 2 cycles d’horloge lors de la lecture d’une instruction ou d’une donnée. Le premier objectif consiste donc à supprimer cette latence due à la synchronisation. D’une autre part, le réseau de distribution de l’horloge synchrone est responsable d’une portion considérable de l’énergie consommée par le processeur. Le deuxième objectif est donc d’améliorer l’efficacité énergétique de la cache en implémentant une architecture asynchrone, tout en réduisant la complexité du pipeline. De plus, un des objectifs complémentaires est d’augmenter le débit du transfert de données entre les niveaux L1 et L2 de la mémoire.

Ce mémoire introduit un type de pipeline asynchrone novateur développé pour une cache d’instruction L1. Ce pipeline asynchrone auto-cadencé intègre certaines caractéristiques de l’architecture basée sur le partage par les jetons d’Octasic et des éléments Click. Des simulations et une analyse temporelle post-placement ont été réalisées et basées sur une librairie CMOS 28nm fournie par CMC Microsystems. L’analyse a démontré que l’efficacité énergétique de la cache d’instruction a été améliorée d’au moins 21%, tout en réduisant le temps d’accès moyen à la mémoire de 25%. Les résultats colligés révèlent que la cache conçue est particulièrement efficace lorsqu’on tient compte des procédures de purge du pipeline d’exécution du CPU, en réduisant jusqu’à 68% de la consommation énergétique dynamique. La cache L1 d’instruction asynchrone développée dans le cadre de cette maîtrise a fait l’objet d’une publication à la 21ème conférence internationale IEEE International Symposium on Asynchronous Circuits and Systems (IEEE ASYNC 2015).