Approche basée sur des patrons pour concevoir des logiciels d’enseignement adaptés aux technologies du Web

Les applications Web en général ont connu d’importantes évolutions technologiques au cours des deux dernières décennies et avec elles les habitudes et les attentes de la génération de femmes et d’hommes dite numérique. Paradoxalement à ces bouleversements technologiques et comportementaux, les logiciels d’enseignement et d’apprentissage (LEA) n’ont pas tout à fait suivi la même courbe d’évolution technologique. En effet, leur modèle de conception est demeuré si statique que leur utilité pédagogique est remise en cause par les experts en pédagogie selon lesquels les LEA actuels ne tiennent pas suffisamment compte des aspects théoriques pédagogiques. Mais comment améliorer la prise en compte de ces aspects dans le processus de conception des LEA? Plusieurs approches permettent de concevoir des LEA robustes. Cependant, un intérêt particulier existe pour l’utilisation du concept patron dans ce processus de conception tant par les experts en pédagogie que par les experts en génie logiciel. En effet, ce concept permet de capitaliser l’expérience des experts et permet aussi de simplifier de belle manière le processus de conception et de ce fait son coût. Une comparaison des travaux utilisant des patrons pour concevoir des LEA a montré qu’il n’existe pas de cadre de synergie entre les différents acteurs de l’équipe de conception, les experts en pédagogie d’un côté et les experts en génie logiciel de l’autre. De plus, les cycles de vie proposés dans ces travaux ne sont pas complets, ni rigoureusement décrits afin de permettre de développer des LEA efficients. Enfin, les travaux comparés ne montrent pas comment faire coexister les exigences pédagogiques avec les exigences logicielles. Le concept patron peut-il aider à construire des LEA robustes satisfaisant aux exigences pédagogiques ? Comme solution, cette thèse propose une approche de conception basée sur des patrons pour concevoir des LEA adaptés aux technologies du Web. Plus spécifiquement, l’approche méthodique proposée montre quelles doivent être les étapes séquentielles à prévoir pour concevoir un LEA répondant aux exigences pédagogiques. De plus, un répertoire est présenté et contient 110 patrons recensés et organisés en paquetages. Ces patrons peuvent être facilement retrouvés à l’aide du guide de recherche décrit pour être utilisés dans le processus de conception. L’approche de conception a été validée avec deux exemples d’application, permettant de conclure d’une part que l’approche de conception des LEA est réaliste et d’autre part que les patrons sont bien valides et fonctionnels. L’approche de conception de LEA proposée est originale et se démarque de celles que l’on trouve dans la littérature car elle est entièrement basée sur le concept patron. L’approche permet également de prendre en compte les exigences pédagogiques. Elle est générique car indépendante de toute plateforme logicielle ou matérielle. Toutefois, le processus de traduction des exigences pédagogiques n’est pas encore très intuitif, ni très linéaire. D’autres travaux doivent être réalisés pour compléter les résultats obtenus afin de pouvoir traduire en artéfacts exploitables par les ingénieurs logiciels les exigences pédagogiques les plus complexes et les plus abstraites. Pour la suite de cette thèse, une instanciation des patrons proposés serait intéressante ainsi que la définition d’un métamodèle basé sur des patrons qui pourrait permettre la spécification d’un langage de modélisation typique des LEA. L’ajout de patrons permettant d’ajouter une couche sémantique au niveau des LEA pourrait être envisagée. Cette couche sémantique permettra non seulement d’adapter les scénarios pédagogiques, mais aussi d’automatiser le processus d’adaptation au besoin d’un apprenant en particulier. Il peut être aussi envisagé la transformation des patrons proposés en ontologies pouvant permettre de faciliter l’évaluation des connaissances de l’apprenant, de lui communiquer des informations structurées et utiles pour son apprentissage et correspondant à son besoin d’apprentissage.

Development of new approaches for the synthesis and decoding of one-bead one-compound cyclic peptide libraries

La plupart des processus cellulaires et biologiques reposent, à un certain niveau, sur des interactions protéine-protéine (IPP). Leur manipulation avec des composés chimiques démontre un grand potentiel pour la découverte de nouveaux médicaments. Malgré la demande toujours croissante en molécules capables d’interrompre sélectivement des IPP, le développement d’inhibiteurs d’IPP est fortement limité par la grande taille de la surface d’interaction. En considérant la nature de cette surface, la capacité à mimer des structures secondaires de protéines est très importante pour lier une protéine et inhiber une IPP. Avec leurs grandes capacités peptidomimétiques et leurs propriétés pharmacologiques intéressan-tes, les peptides cycliques sont des prototypes moléculaires de choix pour découvrir des ligands de protéines et développer de nouveaux inhibiteurs d’IPP. Afin d’exploiter pleinement la grande diversité accessible avec les peptides cycliques, l’approche combinatoire «one-bead-one-compound» (OBOC) est l’approche la plus accessible et puissante. Cependant, l’utilisation des peptides cycliques dans les chimiothèques OBOC est limitée par les difficultés à séquencer les composés actifs après le criblage. Sans amine libre en N-terminal, la dégradation d’Edman et la spectrométrie de masse en tandem (MS/MS) ne peuvent pas être utilisées. À cet égard, nous avons développé de nouvelles approches par ouverture de cycle pour préparer et décoder des chimiothèques OBOC de peptides cycliques. Notre stratégie était d’introduire un résidu sensible dans le macrocycle et comme ancrage pour permettre la linéarisation des peptides et leur largage des billes pour le séquençage par MS/MS. Tout d’abord, des résidus sensibles aux nucléophiles, aux ultraviolets ou au bromure de cyanogène ont été introduits dans un peptide cyclique et leurs rendements de clivage évalués. Ensuite, les résidus les plus prometteurs ont été utilisés dans la conception et le développement d’approches en tandem ouverture de cycle / clivage pour le décodage de chimiothèques OBOC de peptides cycliques. Dans la première approche, une méthionine a été introduite dans le macrocycle comme ancrage pour simultanément permettre l’ouverture du cycle et le clivage des billes par traitement au bromure de cyanogène. Dans la seconde approche, un résidu photosensible a été utilisé dans le macrocycle comme ancrage pour permettre l’ouverture du cycle et le clivage suite à une irradiation aux ultraviolets. Le peptide linéaire généré par ces approches peut alors être efficacement séquencé par MS/MS. Enfin, une chimiothèque OBOC a été préparée et criblée la protéine HIV-1 Nef pour identifier des ligands sélectifs. Le développement de ces méthodologies permttra l’utilisation de composés macrocycliques dans les chimiothèques OBOC et constitue une contribution importante en chimie médicinale pour la découverte de ligands de protéines et le développement d’inhibiteurs d’IPP.

Conflit sexuel et polyandrie de la commodité chez une espèce polygynandre: les effets combinés des processus pré- et post- copulatoires sur le succès reproducteur de "Gerris buenoi"

Chez les patineurs, des processus postcopulatoires sont documentés et un conflit sexuel sur le taux d’accouplement est démontré. Cependant, leurs effets combinés sur le succès reproducteur ont rarement été investigués. Cette étude joint une analyse de filiation génétique à des observations comportementales pour évaluer l’effet des processus pré- et post- copulatoires sur le succès reproducteur de Gerris buenoi. Nos résultats montrent la nature antagoniste des combats précopulatoires et un niveau de résistance optimal intermédiaire pour les femelles. Cependant, le taux d’accouplement n’a eu aucune influence sur le succès reproducteur des deux sexes. Un taux d’accouplement élevé permettant à des processus postcopulatoires de se mettre en place ainsi que plusieurs copulations superflues ont vraisemblablement masqué les effets attendus du taux d’accouplement. Notre étude confirme l’idée que des précisions peuvent être apportées sur les forces de sélection sexuelle en jeu lorsque l’on considère tous les épisodes d’un cycle d’accouplement chez les animaux polygynandres.

Conception d’un nouveau type de concentrateur solaire réduisant le besoin de suivi du soleil

Depuis longtemps, le Soleil est vu comme une source renouvelable d’intérêt pour combler nos besoins en énergie. Or, le coût prohibitif de l’énergie solaire a jusqu’à maintenant rendu celle-ci peu utilisée. Pour accroître son adoption, il faut absolument rendre son coût concurrentiel avec celui des énergies fossiles. Pour cela, plusieurs possibilités existent. L’une d’elles est l’utilisation d’un système optique pour concentrer la lumière. Cette thèse présente donc une solution basée sur la conception d’un nouveau type de concentrateur solaire de basse-moyenne concentration fait de polymère dans le but de réduire son coût de fabrication. Les performances de ce système compact utilisant des microlentilles ont ensuite été améliorées par l’ajout d’un gradient d’indice de réfraction dans la matrice polymérique. Une analyse sommaire du coût de l’énergie produite par de tels dispositifs permet ensuite de conclure que les systèmes développés dans le cadre de ce projet de recherche ont un potentiel commercial. Pour cette raison, le concept le plus prometteur basé sur l’utilisation d’un gradient d’indice afin d’accroître les performances a fait état du dépôt d’une demande de brevet.

L’implantation des SI verts approchée comme processus de changement organisationnel - les compétences fondamentales vertes

Nous vivons ces dernières années une prise de conscience généralisée des problématiques de développement durable. Le fait de ne pas en tenir compte peut induire une perte de revenus et avoir des effets néfastes sur l’image de l’entreprise et sa réputation. À cet égard, plusieurs mesures ont été proposées. En particulier, l’implantation des SI verts (systèmes d’information verts) (Green Information Systems [Green IS]) afin de promouvoir le développement durable. Cette émergence des SI verts engendre un ensemble de changements organisationnels qui mènent l’organisation à affronter d’importants défis. Par conséquent, l’objectif principal de notre étude est d’analyser ces défis à partir des perceptions des personnes ayant participé à la réalisation du projet d’implantation de SI verts. Il s’agit en fait d’étudier l’implantation des SI verts approchée comme processus de changement organisationnel (les technochanges verts). Autrement dit, nous essayons de comprendre le changement organisationnel accompagnant ce type de projets technologiques environnementaux. Nous allons aussi nous intéresser aux compétences fondamentales vertes nécessaires à l’implantation des SI verts. C’est en collaborant avec quatre organisations canadiennes du secteur financier que nous avons réalisé une étude qualitative permettant d’explorer un nouveau cadre théorique en application des solutions aux problèmes environnementaux. Ce travail ouvrira une nouvelle perspective pour la recherche et la pratique. Mots clés SI verts, technochanges verts, changement organisationnel, compétences fondamentales vertes.

Conception, développement et validation expérimentale d’une boussole haptique

Ce mémoire présente la conception, le contrôle et la validation expérimentale d’une boussole haptique servant à diriger les utilisateurs aux prises avec une déficience visuelle, et ce, dans tous les environnements. La revue de littérature décrit le besoin pour un guidage haptique et permet de mettre en perspective cette technologie dans le marché actuel. La boussole proposée utilise le principe de couples asymétriques. Son design est basé sur une architecture de moteur à entraînement direct et un contrôle en boucle ouverte étalonné au préalable. Cette conception permet d’atteindre une vaste plage de fréquences pour la rétroaction haptique. Les propriétés mécaniques de l’assemblage sont évaluées. Puis, l’étalonnage des couples permet d’assurer que le contrôle en boucle ouverte produit des couples avec une précision suffisante. Un premier test avec des utilisateurs a permis d’identifier que les paramètres de fréquence entre 5 et 15 Hz combinés avec des couples au-delà de 40 mNm permettent d’atteindre une efficacité intéressante pour la tâche. L’expérience suivante démontre qu’utiliser une rétroaction haptique proportionnelle à l’erreur d’orientation améliore significativement les performances. Le concept est ensuite éprouvé avec dix-neuf sujets qui doivent se diriger sur un parcours avec l’aide seule de cette boussole haptique. Les résultats montrent que tous les sujets ont réussi à rencontrer tous les objectifs de la route, tout en maintenant des déviations latérales relativement faibles (0:39 m en moyenne). Les performances obtenues et les impressions des utilisateurs sont prometteuses et plaident en faveur de ce dispositif. Pour terminer, un modèle simplifié du comportement d’un individu pour la tâche d’orientation est développé et démontre l’importance de la personnalisation de l’appareil. Ce modèle est ensuite utilisé pour mettre en valeur la stratégie d’horizon défilant pour le placement de la cible intermédiaire actuelle dans un parcours sur une longue distance.

Ponts composites bois-béton collaborant en portée simple : théorie, essais et conception

Avec le vieillissement des infrastructures routières au Québec, plusieurs ponts de courte portée devront être reconstruits à neuf au cours des prochaines années. La pratique usuelle est de les concevoir entièrement en béton ou en systèmes mixtes acier-béton. Toutefois, avec l’avancement de la recherche dans le domaine du bois, le système hybride bois-béton est envisageable. Le but est de tirer profit des avantages de chaque matériau en les disposant aux endroits appropriés. Le tablier du pont est constitué d’une dalle de béton qui agit en compression et protège des intempéries les poutres en bois lamellé-collé qui résistent en traction. L’enjeu est la capacité de lier efficacement ces deux matériaux pour qu’ils puissent reprendre les efforts dus aux charges de conception avec un glissement d’interface minimal. De nombreux chercheurs ont proposé diverses méthodes pour répondre à cette problématique. Les connecteurs locaux (vis, clous) sont moins rigides et se déforment beaucoup à l’ultime. À l’inverse, les connecteurs continus offrent une rigidité très élevée, de petits déplacements à rupture sans négliger la plasticité du système. Pour cette raison, le connecteur choisi est le HBV Shear, une mince bande d’acier de 90mm de hauteur perforée de trous de 10mm. Sa moitié inférieure est collée dans une fente pratiquée dans la poutre et la partie supérieure est immergée dans le béton. Pour caractériser le comportement du connecteur, dix essais en cisaillement simple ont été effectués. Ils ont permis de quantifier la rigidité et d’apprécier la ductilité qui s’installe dans le système par l’ajout de l’acier. Par la suite, six poutres hybrides simple de 4 m, deux systèmes à poutres double de 4m et deux poutres hybrides de 12m de portée ont été amenées à la rupture en flexion. Ces essais ont montré que le connecteur se brisait sous l’effort de manière ductile avant la rupture fragile de la poutre en bois. Les résultats ont aussi prouvé que les méthodes de calculs utilisées estiment correctement la séquence de rupture ainsi que le comportement du système avec une très grande efficacité. Finalement, un tablier de pont composite a été conçu pour résister aux efforts à l’ultime, en service et à long terme.

Récits d'un processus d'accompagnement par l'art en soins palliatifs

Ce mémoire présente une expérience d’accompagnement par l’art réalisé dans le milieu des soins palliatifs. Plus précisément, la recherche a donné lieu à l’élaboration d’un processus d’accompagnement par l’art assortie d’activités artistiques adaptées. De plus, la recherche se concentre sur la posture d’accompagnante par l’art en soins palliatifs en proposant des moments de création en tenant compte de la réalité des personnes en fin de vie.

Conception et caractérisation d'un dosimètre à fibre scintillante pour des applications en imagerie diagnostique et interventionnelle

Cette thèse a pour sujet le développement d’un détecteur à fibre scintillante plastique pour la dosimétrie des faisceaux de photons de basses énergies. L’objectif principal du projet consiste à concevoir et caractériser cet instrument en vue de mesurer la dose de radiation reçue au cours des examens d’imagerie diagnostique et interventionnelle. La première section est consacrée à la conception de six différents systèmes et à l’évaluation de leur performance lorsqu’ils sont exposés à des rayonnements de hautes et basses énergies. Tous les systèmes évalués présentaient un écart type relatif (RSD) de moins de 5 % lorsqu’ils étaient exposés à des débits de dose de plus de 3 mGy/s. Cette approche systématique a permis de déterminer que le tube photomultiplicateur répondait le mieux aux conditions d’exposition propres à la radiologie. Ce dernier présentait une RSD de moins de 1 % lorsque le débit de dose était inférieur à 0.10 mGy/s. L’étude des résultats permis également de suggérer quelques recommandations dans le choix d’un système en fonction de l’application recherchée. La seconde partie concerne l’application de ce détecteur à la radiologie interventionnelle en procédant à des mesures de dose à la surface d’un fantôme anthropomorphique. Ainsi, plusieurs situations cliniques ont été reproduites afin d’observer la précision et la fiabilité du détecteur. Ce dernier conserva une RSD inférieure à 2 % lorsque le débit de dose était supérieur à 3 mGy/min et d’environ 10 % au débit le plus faible (0.25 mGy/min). Les mesures sur fantôme montrèrent une différence de moins de 4 % entre les mesures du détecteur et celles d’une chambre d’ionisation lors du déplacement de la table ou du bras de l’appareil de fluoroscopie. Par ailleurs, cette différence est demeurée sous les 2 % lors des mesures de débit de dose en profondeur. Le dernier sujet de cette thèse porta sur les fondements physiques de la scintillation dans les scintillateurs plastiques. Les différents facteurs influençant l’émission lumineuse ont été analysés afin d’identifier leur contribution respective. Ainsi, la réponse du détecteur augmente de près d’un facteur 4 entre un faisceau de 20 kVp et 250 kVp. De ce signal, la contribution de la fluorescence produite dans la fibre claire était inférieure à 0.5 % lorsque les fibres étaient exposées sur 10 cm par des faisceaux de 20 à 250 kVp. Le phénomène d’extinction de la fluorescence par ionisation a également été étudié. Ainsi, l’atténuation du signal variait en fonction de l’énergie du faisceau et atteignit environ 20 % pour un faisceau de 20 kVp. En conclusion, cette étude suggère que les détecteurs à fibres scintillantes peuvent mesurer avec précision la dose de radiation reçue en imagerie diagnostique et interventionnelle, mais une calibration rigoureuse s’avère essentielle.

"Everything was designed to make sure that this thing endured" : Processus de légitimation et la Responsabilité de protéger

L’objet de cette thèse est la « Responsabilité de protéger » (RdP), son émergence et les processus de légitimation qui ont contribué à son acceptation dans les arènes de la politique globale. Le principe d’une intervention militaire à des fins humanitaires gagne en légitimité dans les années 1990, bien qu’il soit marqué par d’intenses polémiques dans la pratique. Les situations de conflits où les civils sont brutalement persécutés et les interventions demandées et organisées pour y répondre sont maintenant largement justifiées dans les termes de la RdP. Est donc apparu d’abord un changement normatif. Ce changement s’est cristallisé dans le rapport de la Commission internationale sur l’intervention et la souveraineté des États (CIISE) qui a forgé l’expression « responsabilité de protéger ». Le point de départ ici est cependant que la RdP marque un changement discursif dans la manière de parler et de justifier ces pratiques. Je montre comment les termes de la RdP en sont venus à être ceux qui dégagent le plus large consensus autour de la question de l’intervention à des fins humanitaires. La thèse centrale de cette recherche est que le relatif succès de la RdP tient au fait que les architectes de la CIISE et les entrepreneurs de la RdP ont déployé un sens pratique aiguisé du champ de la politique globale. Le procédé principal employé est de mettre en lumière les processus de légitimation activement mis en oeuvre pour stimuler ce changement discursif. J’avance que les agents ont su placer la RdP, et par extension le principe de l’intervention à des fins humanitaires, dans le domaine du non problématique en déployant un langage et des pratiques vus comme ne posant pas problème. Concrètement, il s’est agi de choisir les agents à qui serait accordée la reconnaissance de parler, mais qui seraient aussi en mesure de proposer une solution d’une manière considérée comme légitime dans les arènes de la politique globale. Traquer les processus de légitimation est un procédé analytique qui permet de comprendre le succès de la RdP, mais qui révèle également des éléments fondamentaux du fonctionnement formel et informel de la politique globale.

Building peace by supporting post-conflict electoral processes

Les élections post-conflit ou élections de sortie de crise organisées sous l’égide de la communauté internationale en vue de rétablir la paix dans les pays sortant de violents conflits armés ont un bilan mixte caractérisé par le succès ou l’échec selon les cas. Ce bilan mitigé représente le problème principal auquel cette recherche tente de répondre à travers les questions suivantes : l’assistance électorale étrangère est-elle efficace comme outil de rétablissement de la paix dans les sociétés post-conflit? Qu’est ce qui détermine le succès ou l’échec des élections post-conflit à contribuer efficacement au rétablissement de la paix dans les sociétés déchirées par la guerre? Pour résoudre cette problématique, cette thèse développe une théorie de l’assistance électorale en période post-conflit centrée sur les parties prenantes à la fois du conflit armé et du processus électoral. Cette théorie affirme que l’élément clé pour le succès des élections post-conflit dans le rétablissement de la paix est le renforcement de la capacité de négociation des parties prenantes à la fois dans le processus de paix et dans le processus électoral post-conflit. Dans les situations post-conflit, une assistance électorale qui se voudrait complète et efficace devra combiner à la fois le processus électoral et le processus de paix. L’assistance électorale sera inefficace si elle se concentre uniquement sur les aspects techniques du processus électoral visant à garantir des élections libres, transparentes et équitables. Pour être efficace, l’accent devra également être mis sur les facteurs supplémentaires qui peuvent empêcher la récurrence de la guerre, tels que l’habilité des individus et des groupes à négocier et à faire des compromis sur les grandes questions qui peuvent menacer le processus de paix. De fait, même des élections transparentes comme celles de 1997 au Liberia saluées par la communauté internationale n’avaient pas réussi à établir des conditions suffisantes pour éviter la reprise des hostilités. C’est pourquoi, pour être efficace, l’assistance électorale dans les situations de post-conflit doit prendre une approche globale qui priorise l’éducation civique, la sensibilisation sur les droits et responsabilités des citoyens dans une société démocratique, le débat public sur les questions qui divisent, la participation politique, la formation au dialogue politique, et toute autre activité qui pourrait aider les différentes parties à renforcer leur capacité de négociation et de compromis. Une telle assistance électorale fera une contribution à la consolidation de la paix, même dans le contexte des élections imparfaites, comme celles qui se sont détenues en Sierra Leone en 2002 ou au Libéria en 2005. Bien que la littérature sur l’assistance électorale n’ignore guère l’importance des parties prenantes aux processus électoraux post-conflit (K. Kumar, 1998, 2005), elle a fortement mis l’accent sur les mécanismes institutionnels. En effet, la recherche académique et professionnelle est abondante sur la réforme des lois électorales, la reforme constitutionnelle, et le développement des administrations électorales tels que les commissions électorales, ainsi que l’observation électorale et autres mécanismes de prévention de la fraude électorale, etc. (Carothers & Gloppen, 2007). En d’autres termes, les décideurs et les chercheurs ont attribué jusqu’à présent plus d’importance à la conception et au fonctionnement du cadre institutionnel et des procédures électorales. Cette thèse affirme qu’il est désormais temps de prendre en compte les participants eux-mêmes au processus électoral à travers des types d’assistance électorale qui favoriseraient leur capacité à participer à un débat pacifique et à trouver des compromis aux questions litigieuses. Cette approche plus globale de l’assistance électorale qui replace l’élection post-conflit dans le contexte plus englobant du processus de paix a l’avantage de transformer le processus électoral non pas seulement en une expérience d’élection de dirigeants légitimes, mais aussi, et surtout, en un processus au cours duquel les participants apprennent à régler leurs points de vue contradictoires à travers le débat politique dans un cadre institutionnel avec des moyens légaux et légitimes. Car, si le cadre institutionnel électoral est important, il reste que le résultat du processus électoral dépendra essentiellement de la volonté des participants à se conformer au cadre institutionnel et aux règles électorales.

D’échec au succès au site Cartier-Roberval : regard critique sur les processus de patrimonialisation d’un site historique

La colonie de Jacques Cartier et de Jean-François de la Rocque de Roberval de 1541-1543 au cap Rouge, près de Québec, est aujourd’hui au coeur d’une patrimonialisation sans précédent. L’intérêt récent pour cette première tentative coloniale française en Amérique du Nord, un pan de géohistoire oublié, s’explique par un changement de discours qui s’est dessiné au début du 21e siècle, coïncidant ainsi avec la mise au jour et la mise en valeur du site archéologique Cartier-Roberval. L’histoire prendra donc une nouvelle tournure, il ne sera plus question de tentative mais plutôt d’une colonie à part entière. Le site Cartier-Roberval se voit aujourd’hui aux premières loges d’un grand mouvement commémorateur qui mise et met en valeur sa singularité. L’étude critique sur les processus de patrimonialisation à l’oeuvre sur le site en question permet de mieux comprendre l’ampleur et le dénouement possible du phénomène qui s’opère actuellement.

Conception optimale d’une chaîne de traction électrique pour une voiture de type Formule SAE

La Formule SAE (Society of Automotive Engineers) est une compétition étudiante consistant en la conception et la fabrication d’une voiture de course monoplace. De nombreux événements sont organisés à chaque année au cours desquels plusieurs universités rivalisent entre elles lors d’épreuves dynamiques et statiques. Celles-ci comprennent l’évaluation de la conception, l’évaluation des coûts de fabrication, l’accélération de la voiture, etc. Avec plus de 500 universités participantes et des événements annuels sur tous les continents, il s’agit de la plus importante compétition d’ingénierie étudiante au monde. L’équipe ULaval Racing a participé pendant plus de 20 ans aux compétitions annuelles réservées aux voitures à combustion. Afin de s’adapter à l’électrification des transports et aux nouvelles compétitions destinées aux voitures électriques, l’équipe a conçu et fabriqué une chaîne de traction électrique haute performance destinée à leur voiture 2015. L’approche traditionnelle employée pour concevoir une motorisation électrique consiste à imposer les performances désirées. Ces critères comprennent l’inclinaison maximale que la voiture doit pouvoir gravir, l’autonomie désirée ainsi qu’un profil de vitesse en fonction du temps, ou tout simplement un cycle routier. Cette approche n’est malheureusement pas appropriée pour la conception d’une traction électrique pour une voiture de type Formule SAE. Ce véhicule n’étant pas destiné à la conduite urbaine ou à la conduite sur autoroute, les cycles routiers existants ne sont pas représentatifs des conditions d’opération du bolide à concevoir. Ainsi, la réalisation de ce projet a nécessité l’identification du cycle d’opération routier sur lequel le véhicule doit opérer. Il sert de point de départ à la conception de la chaîne de traction composée des moteurs, de la batterie ainsi que des onduleurs de tension. L’utilisation d’une méthode de dimensionnement du système basée sur un algorithme d’optimisation génétique, suivie d’une optimisation locale couplée à une analyse par éléments-finis a permis l’obtention d’une solution optimale pour les circuits de type Formule SAE. La chaîne de traction conçue a été fabriquée et intégrée dans un prototype de voiture de l’équipe ULaval Racing lors de la saison 2015 afin de participer à diverses compétitions de voitures électriques.

Conception mécaniste-empirique des chaussées non revêtues

Dans le contexte où les routes non revêtues sont susceptibles de subir des charges importantes, une méthode rigoureuse pour la conception de ces chaussées basée sur des principes mécanistes-empiriques et sur le comportement mécanique des sols support est souhaitable. La conception mécaniste combinée à des lois d’endommagement permet l’optimisation des structures de chaussées non revêtues ainsi que la réduction des coûts de construction et d’entretien. Le but de ce projet est donc la mise au point d’une méthode de conception mécaniste-empirique adaptée aux chaussées non revêtues. Il a été question tout d’abord de mettre au point un code de calcul pour la détermination des contraintes et des déformations dans la chaussée. Ensuite, des lois d’endommagement empiriques pour les chaussées non revêtues ont été développées. Enfin, les méthodes de calcul ont permis la création d’abaques de conception. Le développement du code de calcul a consisté en une modélisation de la chaussée par un système élastique multi-couches. La modélisation a été faite en utilisant la transformation d’Odemark et les équations de Boussinesq pour le calcul des déformations sous la charge. L’élaboration des fonctions de transfert empiriques adaptées aux chaussées non revêtues a également été effectuée. Le développement des fonctions de transfert s’est fait en deux étapes. Tout d’abord, l’établissement de valeurs seuil d’orniérage considérant des niveaux jugés raisonnables de conditions fonctionnelle et structurale de la chaussée. Ensuite, le développement de critères de déformation admissible en associant les déformations théoriques calculées à l’aide du code de calcul à l’endommagement observé sur plusieurs routes en service. Les essais ont eu lieu sur des chaussées typiques reconstituées en laboratoire et soumises à un chargement répété par simulateur de charge. Les chaussées ont été instrumentées pour mesurer la déformation au sommet du sol d’infrastructure et les taux d’endommagements ont été mesurés au cours des essais.

Conception d’un mécanisme déployable à grand ratio d’expansion et de son système d’actionnement par roues d’inertie pour applications spatiales

Cette thèse propose de développer des mécanismes déployables pour applications spatiales ainsi que des modes d’actionnement permettant leur déploiement et le contrôle de l’orientation en orbite de l’engin spatial les supportant. L’objectif étant de permettre le déploiement de surfaces larges pour des panneaux solaires, coupoles de télécommunication ou sections de station spatiale, une géométrie plane simple en triangle est retenue afin de pouvoir être assemblée en différents types de surfaces. Les configurations à membrures rigides proposées dans la littérature pour le déploiement de solides symétriques sont optimisées et adaptées à l’expansion d’une géométrie ouverte, telle une coupole. L’optimisation permet d’atteindre un ratio d’expansion plan pour une seule unité de plus de 5, mais présente des instabilités lors de l’actionnement d’un prototype. Le principe de transmission du mouvement d’un étage à l’autre du mécanisme est revu afin de diminuer la sensibilité des performances du mécanisme à la géométrie de ses membrures internes. Le nouveau modèle, basé sur des courroies crantées, permet d’atteindre des ratios d’expansion plans supérieurs à 20 dans certaines configurations. L’effet des principaux facteurs géométriques de conception est étudié afin d’obtenir une relation simple d’optimisation du mécanisme plan pour adapter ce dernier à différents contextes d’applications. La géométrie identique des faces triangulaires de chaque surface déployée permet aussi l’empilement de ces faces pour augmenter la compacité du mécanisme. Une articulation spécialisée est conçue afin de permettre le dépliage des faces puis leur déploiement successivement. Le déploiement de grandes surfaces ne se fait pas sans influencer lourdement l’orientation et potentiellement la trajectoire de l’engin spatial, aussi, différentes stratégies de contrôle de l’orientation novatrices sont proposées. Afin de tirer profit d’une grande surface, l’actionnement par masses ponctuelles en périphérie du mécanisme est présentée, ses équations dynamiques sont dérivées et simulées pour en observer les performances. Celles-ci démontrent le potentiel de cette stratégie de réorientation, sans obstruction de l’espace central du satellite de base, mais les performances restent en deçà de l’effet d’une roue d’inertie de masse équivalente. Une stratégie d’actionnement redondant par roue d’inertie est alors présentée pour différents niveaux de complexité de mécanismes dont toutes les articulations sont passives, c’est-à-dire non actionnées. Un mécanisme à quatre barres plan est simulé en boucle fermée avec un contrôleur simple pour valider le contrôle d’un mécanisme ciseau commun. Ces résultats sont étendus à la dérivation des équations dynamiques d’un mécanisme sphérique à quatre barres, qui démontre le potentiel de l’actionnement par roue d’inertie pour le contrôle de la configuration et de l’orientation spatiale d’un tel mécanisme. Un prototype à deux corps ayant chacun une roue d’inertie et une seule articulation passive les reliant est réalisé et contrôlé grâce à un suivi par caméra des modules. Le banc d’essai est détaillé, ainsi que les défis que l’élimination des forces externes ont représenté dans sa conception. Les résultats montrent que le système est contrôlable en orientation et en configuration. La thèse se termine par une étude de cas pour l’application des principaux systèmes développés dans cette recherche. La collecte de débris orbitaux de petite et moyenne taille est présentée comme un problème n’ayant pas encore eu de solution adéquate et posant un réel danger aux missions spatiales à venir. L’unité déployable triangulaire entraînée par courroies est dupliquée de manière à former une coupole de plusieurs centaines de mètres de diamètre et est proposée comme solution pour capturer et ralentir ces catégories de débris. Les paramètres d’une mission à cette fin sont détaillés, ainsi que le potentiel de réorientation que les roues d’inertie permettent en plus du contrôle de son déploiement. Près de 2000 débris pourraient être retirés en moins d’un an en orbite basse à 819 km d’altitude.