Développement d'un traitement acoustique basses-fréquences à base de résonateurs d'Helmholtz intégrés pour application aéronautique

Les traitements acoustiques actuels pour parois d’avion sont performants en hautes fréquences mais nécessitent des améliorations en basses fréquences. En effet dans le cas des matériaux classiques cela nécessite une épaisseur élevée et donc les traitements ont une masse très importante. Des solutions sortant de ce cadre doivent donc être développées. Ce projet de maîtrise a pour but de créer un traitement acoustique à base de résonateurs de Helmholtz intégrés dans un matériau poreux, afin de réfléchir les ondes acoustiques basses fréquences tout en absorbant sur une large bande de fréquences en hautes fréquences. Le principe est basé sur la conception d’un méta-composite, optimisé numériquement et validé expérimentalement en tube d’impédance et chambres de transmission. La performance du concept sera également étudiée sur une maquette de la coiffe du lanceur Ariane 5 avec un modèle d’analyse énergétique statistique (SEA). Pour cela, on s’appuie sur les travaux précédents sur les résonateurs d’Helmholtz, les méta-matériaux, les méta-composites et la modélisation par matrices de transfert. L’optimisation se fait via un modèle basé sur les matrices de transfert placé dans une boucle d’optimisation.

Gestion de contexte dans un habitat intelligent à base d’ontologie : modélisation, implantation et validation

Le laboratoire DOMUS développe des applications sensibles au contexte dans une perspective d’intelligence ambiante. L’architecture utilisée présentement pour gérer le contexte a atteint ses limites en termes de capacité d’évoluer, d’intégration de nouvelles sources de données et de nouveaux capteurs et actionneurs, de capacité de partage entre les applications et de capacité de raisonnement. Ce projet de recherche a pour objectif de développer un nouveau modèle, un gestionnaire de contexte et de proposer une architecture pour les applications d’assistance installées dans un habitat intelligent. Le modèle doit répondre aux exigences suivantes : commun, abstrait, évolutif, décentralisé, performant et une accessibilité uniforme. Le gestionnaire du contexte doit permettre de gérer les événements et offrir des capacités de raisonnement sur les données et le contexte. La nouvelle architecture doit simplifier le développement d’applications d’assistance et la gestion du contexte. Les applications doivent pouvoir se mettre à jour si le modèle de données évolue dans le temps sans nécessiter de modification dans le code source. Le nouveau modèle de données repose sur une ontologie définie avec le langage OWL 2 DL. L’architecture pour les applications d’assistance utilise le cadre d’applications Apache Jena pour la gestion des requêtes SPARQL et un dépôt RDF pour le stockage des données. Une bibliothèque Java a été développée pour gérer la correspondance entre le modèle de données et le modèle Java. Le serveur d’événements est basé sur le projet OpenIoT et utilise un dépôt RDF. Il fournit une API pour la gestion des capteurs / événements et des actionneurs / actions. Les choix d’implémentation et l’utilisation d’une ontologie comme modèle de données et des technologies du Web sémantique (OWL, SPARQL et dépôt RDF) pour les applications d’assistance dans un habitat intelligent ont été validés par des tests intensifs et l’adaptation d’applications déjà existantes au laboratoire. L’utilisation d’une ontologie a pour avantage une intégration des déductions et du raisonnement directement dans le modèle de données et non au niveau du code des applications.

Prévoir la Réussite des Étudiants en Techniques d’inhalothérapie et d’anesthésie

Abstract: Respiratory therapists must be able to care for their patients safely, efficiently and competently. They manage critically ill patients on life support systems. As a member of the anesthesia team they are responsible for the vulnerable patient undergoing surgery. Within all areas of the hospital they are called upon to make decisions and judgements concerning patient treatment. The environment that is found in the modern clinical setting is often stressful and demanding. The respiratory and anesthesia technology program has the responsibility of preparing competent practioners who graduate not only with a broad knowledge base but with the affective competencies that are required to meet these challenges. Faculty and clinical instructors in the program of Respiratory and Anesthesia Technology have been troubled by rising attrition rates and weak performance of students. It is apparent that this is not a problem unique to Vanier College. The rationale for this study was multi-fold; to establish a definition of student success, to determine whether pre-admission academic abilities can predict success in the program and whether scores on a professional behavioural aptitudes tool can predict success in the clinical year of the program. Predictors were sought that could be used either in the pre-program admission policies or during the course of study in order to ensure success throughout the program and beyond. A qualitative analysis involving clinical instructors and faculty (n=5) was carried out to explore what success signified for a student in the respiratory and anesthesia program. While this process revealed that a student who obtained a grade above 77.5% was considered “successful”, the concept surrounding success was a much more complex issue. Affective as well as cognitive and psychomotor abilities complete the model of the successful student. Appropriate behaviour and certain character traits in a respiratory therapy student are considered to be significant elements leading to success. Assessment of students in their clinical year of the respiratory & anesthesia technology program currently include little measurement of abilities in the affective domain, and the resulting grade becomes primarily a measure of academic and procedural skills. A quantitative study of preadmission records and final program grades was obtained from a single cohort of respiratory and anesthesia technology students who began the program in 2005 and graduated in 2008 (n=16). Data was collected and a descriptive analysis (analysis of variance, Pearson correlation) was used to determine the relationship between preadmission grades and success. The lack of association between the high school grades and grades in the program ran contrary to some of the findings in the literature and it can be cautiously inferred that preadmission grades do not predict success in the program. To ascertain the predictive significance of evaluating professional behavioural skills and success in clinical internship, a behaviour assessment tool was used by clinical instructors and faculty to score each student during a rotation in their third year of the program which was clinical internship. The results of this analysis showed that a moderately strong association could be made between a high score on the behavior assessment tool and final clinical grades. Therefore this tool may be effective in predicting success in the clinical year of the program. Refining the admissions process to meet the challenge and responsibility of turning out graduates who are capable of meeting the needs of the profession is difficult but essential. The capacity to predict which students possess the affective competencies necessary to cope and succeed in their clinical year is conceivably more important than their academic abilities. Although these preliminary findings contribute, to some degree, to the literature that exists concerning methods of predicting success in a respiratory and anesthesia technology program, much data is still unknown. Further quantitative and qualitative research is required using a broader population base to substantiate the findings of this small study.||Résumé: Les inhalothérapeutes doivent être capables de prodiguer des soins à leurs patients d’une manière sécuritaire, efficace et compétente. Ils/elles peuvent être appelé(e)s à gérer les soins aux personnes gravement malades branchées à un respirateur artificiel. En tant que membres de l’équipe d’anesthésie, ils/elles sont responsables des patients qui subissent une chirurgie. Ils/elles sont sollicité(e)s par tous les secteurs de l’hôpital pour décider ou juger des traitements à apporter aux malades. L’environnement dans lequel ils/elles travaillent est souvent stressant et exigeant. Le programme de Techniques d’inhalothérapie et d’anesthésie vise à former des inhalothérapeutes compétent(e)s qui possèdent non seulement les connaissances propres à la discipline mais également les aptitudes affectives nécessaires pour faire face à ces défis. Les enseignant(e)s et instructeur(e)s cliniques en Techniques d’inhalothérapie et d’anesthésie sont préoccupé(e)s par le taux d’abandon croissant et la faible performance des étudiant(e)s dans le programme. Il semble que ce problème ne soit pas unique au Collège Vanier. Le but de cette recherche est multiple : définir ce qu’est «réussir» pour les étudiant(e)s de ce programme; déterminer si les aptitudes scolaires acquises avant l’admission au programme peuvent aider à prévoir le succès des étudiant(e)s dans le programme; et si les résultats obtenus à un test mesurant les aptitudes comportementales professionnelles permettent de prévoir le succès des étudiant(e)s dans le stage clinique du programme. On a essayé d’identifier des facteurs qui pourraient être utilisés dans les politiques d’admission au programme ou celles régissant le cheminement dans le programme qui permettraient d’assurer le succès au cours du programme et par la suite. Une analyse qualitative a été conduite auprès des instructeur(e)s cliniques et des enseignant(e)s (n=5) afin d’étudier la notion de « réussite » des étudiant(e)s dans le programme. Bien qu’un(e) étudiant(e) ayant obtenu une note supérieure à 77.5% soit considéré(e) comme ayant « réussi », la notion de « réussite » est beaucoup plus complexe. Des aptitudes affectives, autant que cognitives et psychomotrices complètent le modèle d’un(e) étudiant(e) ayant réussi. Un comportement approprié et certains traits de caractère sont considérés comme des facteurs importants pour la réussite d’un(e) étudiant(e) en techniques d’inhalothérapie et d’anesthésie. L’évaluation qui se fait actuellement des étudiant(e)s dans le stage clinique du programme ne porte que peu sur les aptitudes affectives, et le résultat obtenu témoigne essentiellement des aptitudes scolaires et procédurales. Une analyse quantitative des dossiers des étudiant(e)s avant leur admission au programme et leurs notes finales a été conduite auprès d’une cohorte d’étudiant(e)s ayant commencé le programme en 2005 et gradué en 2008 (n=16). Des données ont été recueillies et une analyse descriptive (analyse de la variance, corrélation de Pearson) ont été faites afin de déterminer l’existence d’un lien entre les notes obtenues au secondaire et celles obtenues dans le programme. L’absence de corrélation entre les deux catégories de notes va à l’encontre de certaines recherches publiées et on peut déduire avec réserve que les notes obtenues avant l’admission au programme ne permettent pas de prévoir la réussite dans le programme. Afin de vérifier la portée de l’évaluation du comportement professionnel et de la réussite en milieu clinique quant à la prévision de réussite dans le programme, une méthode d’évaluation du comportement a été appliquée par les instructeurs(e) cliniques et les enseignant(e)s pour évaluer chaque étudiant(e) au cours d’une rotation dans leur troisième année de stage clinique. Les résultats de cette analyse ont démontré qu’une corrélation moyennement forte pouvait être faite entre une bonne note à l’évaluation comportementale et les notes finales du stage clinique. Perfectionner le processus d’admission au programme afin d’assumer la responsabilité de former des diplômé(e)s capables de répondre aux besoins de la profession est difficile mais essentiel. Avoir les moyens de prévoir quels/quelles étudiant(e)s ont les compétences affectives nécessaires pour faire face à la réussite de leur année de stage clinique est peut être plus important que d’avoir les aptitudes scolaires. Bien que ces observations préliminaires contribuent, à un certain degré, à la littérature existante sur les méthodes de prévoir la réussite dans le programme d’inhalothérapie et d’anesthésie, plusieurs données restent inconnues. Une recherche quantitative et qualitative plus élaborée, conduite sur un échantillon plus large de la population, est nécessaire afin de corroborer les résultats de cette étude limitée.

Influence de la taille et de la gradation des particules sur la résistance au cisaillement et le comportement dilatant des matériaux granulaires

Résumé : Cette étude examine l'impact de la taille et de la gradation de particules sur les corrélations théoriques et empiriques existantes les plus connues entre la résistance au cisaillement et le comportement dilatatant des matériaux granulaires en condition de déformation plane et en compression triaxiale drainée. À cette fin, 276 tests de cisaillements symétriques directs et 35 tests de compressions triaxiales drainées ont été menés sur des échantillons composés de billes de basalte (particules rondes), et de sables constitués de particules angulaires (sable de Péribonka et sable d'Eastmain) sur une échelle de 63 µm à 2000 µm afin d'évaluer leur résistance au cisaillement et leur comportement de dilatance sur une vaste échelle de pressions normales et de densités relatives initiales. Premièrement, la fiabilité et l'applicabilité des limites de mesure à l’aide de tests physiques de cisaillements symétriques directs dans l'interprétation de la résistance au cisaillement frictionnel en déformation plane des matériaux granulaires ont été discutées et confirmées par l'usage du code informatique DEM, SiGran. L'accent a été particulièrement mis sur la validation du modèle DEM au moyen de comparaison des résultats des simulations DEM avec leurs équivalents physiques à une échelle macro. Les résultats virtuels DSA sont abordés du point de vue de la coaxialité entre les principales tensions et les principales directions des paliers de pression ainsi que de la déviation de la direction d'extension nulle à partir de la direction horizontale. Les résultats numériques fournissent également des données quantitatives sur les différentes formes d'énergie consommées durant le cisaillement confirmées par d'autres résultats physiques et numériques publiés. Sur la base des postulats précédents, un examen minutieux des résultats des essais de cisaillements directs et de données issues de la littérature a été accompli afin d'évaluer la fiabilité des formules empiriques bien connues de Bolton et Collins et al. avec leurs constantes couramment employées en condition de déformation plane. L'étude montre qu'une application des relations empiriques de force-dilatation de cisaillement avec les constantes proposées par Bolton (1986) et Collins et al. (1992) aux sables ayant une distribution de taille de particules différente peut conduire à surestimer leurs valeurs en terme de force de cisaillement. Dans cette étude, les coefficients des équations de Bolton et Collins et al. ont donc été ajustée afin de prendre en compte les caractéristiques des particules, en particulier le diamètre médian, D50. De manière analogue, les effets microstructuraux imposés par la géométrie interne des particules (par exemple la taille, la forme et la gradation des particules) sur la relation tension-dilatation très connue, celle de Rowe (1962), et son ajustement empirique en condition triaxiale drainée ont été examinés dans cette étude. Une comparaison des prédictions des formules proposées avec les données de force de cisaillement issues de la littérature fournit de nombreuses preuves en faveur des contraintes mises en place au sein des relations existantes de force-dilatation de cisaillement en condition de déformation plane et triaxiale. Ces comparaisons prouvent également que la prise en compte de la taille des grains conduit à des résultats plus tangibles que lorsque la taille de la particule n'est pas considérée. Les formules de force-dilatation ajustées peuvent se révéler avantageuses pour évaluer indépendamment la cohérence des forces de cisaillement déterminées expérimentalement et pour introduire des lois d’écoulement plus précises dans les analyses géotechniques analytiques et numériques.

Numerical simulation of fresh SCC flow in wall and beam elements using flow dynamics models

Abstract : Recently, there is a great interest to study the flow characteristics of suspensions in different environmental and industrial applications, such as snow avalanches, debris flows, hydrotransport systems, and material casting processes. Regarding rheological aspects, the majority of these suspensions, such as fresh concrete, behave mostly as non-Newtonian fluids. Concrete is the most widely used construction material in the world. Due to the limitations that exist in terms of workability and formwork filling abilities of normal concrete, a new class of concrete that is able to flow under its own weight, especially through narrow gaps in the congested areas of the formwork was developed. Accordingly, self-consolidating concrete (SCC) is a novel construction material that is gaining market acceptance in various applications. Higher fluidity characteristics of SCC enable it to be used in a number of special applications, such as densely reinforced sections. However, higher flowability of SCC makes it more sensitive to segregation of coarse particles during flow (i.e., dynamic segregation) and thereafter at rest (i.e., static segregation). Dynamic segregation can increase when SCC flows over a long distance or in the presence of obstacles. Therefore, there is always a need to establish a trade-off between the flowability, passing ability, and stability properties of SCC suspensions. This should be taken into consideration to design the casting process and the mixture proportioning of SCC. This is called “workability design” of SCC. An efficient and non-expensive workability design approach consists of the prediction and optimization of the workability of the concrete mixtures for the selected construction processes, such as transportation, pumping, casting, compaction, and finishing. Indeed, the mixture proportioning of SCC should ensure the construction quality demands, such as demanded levels of flowability, passing ability, filling ability, and stability (dynamic and static). This is necessary to develop some theoretical tools to assess under what conditions the construction quality demands are satisfied. Accordingly, this thesis is dedicated to carry out analytical and numerical simulations to predict flow performance of SCC under different casting processes, such as pumping and tremie applications, or casting using buckets. The L-Box and T-Box set-ups can evaluate flow performance properties of SCC (e.g., flowability, passing ability, filling ability, shear-induced and gravitational dynamic segregation) in casting process of wall and beam elements. The specific objective of the study consists of relating numerical results of flow simulation of SCC in L-Box and T-Box test set-ups, reported in this thesis, to the flow performance properties of SCC during casting. Accordingly, the SCC is modeled as a heterogeneous material. Furthermore, an analytical model is proposed to predict flow performance of SCC in L-Box set-up using the Dam Break Theory. On the other hand, results of the numerical simulation of SCC casting in a reinforced beam are verified by experimental free surface profiles. The results of numerical simulations of SCC casting (modeled as a single homogeneous fluid), are used to determine the critical zones corresponding to the higher risks of segregation and blocking. The effects of rheological parameters, density, particle contents, distribution of reinforcing bars, and particle-bar interactions on flow performance of SCC are evaluated using CFD simulations of SCC flow in L-Box and T-box test set-ups (modeled as a heterogeneous material). Two new approaches are proposed to classify the SCC mixtures based on filling ability and performability properties, as a contribution of flowability, passing ability, and dynamic stability of SCC.