L'objectif de ce projet est d'effectuer la conception et la mise en opération de la nouvelle installation supersonique à haute température en cours de construction au centre de Recherche et développement pour la défense Canada -Valcartier (RDDC Valcartier). Les étapes ayant permis de mener ce projet à bien peuvent être divisées en deux catégories : design et expérimentations. La catégorie ± design ¿ regroupe les étapes de conception et d'usinage des divers éléments ayant été développés au cours de cette maîtrise. Une tuyère axisymétrique supersonique Mach 2.6 a été développée spécifiquement pour les essais de rodage de cette installation. Le design de la tuyère a requis le développement d'un code de calcul de son profil par la méthode des caractéristiques, quelques simulations numériques par mécanique des fluides numériques (MFN ou CFD en anglais), son usinage ainsi que son rodage sur l'installation. Les diverses techniques de mesures et de diagnostic choisies pour le rodage de l'installation ont également requis le design de quelques éléments. Combinant un râteau de tubes de Pitot, un coin de 10° de demi-angle et des prises de pressions statiques, une multisonde, a été conçue, validée sommairement par MFN, usinée, testée et améliorée. Les techniques de strioscopie ont quant à elles requis le design de supports de miroirs précis et stables, ainsi qu'un système de pont glissant pour la cellule d'essai. Quant à la catégorie expérimentation, elle regroupe tous les essais réalisés au cours de cette maîtrise. Certains des éléments, déjà en place à RDDC Valcartier au début de cette maîtrise, n'ont été mis en marche qu'au cours de cette maîtrise. Chaque élément conçu a été testé en phase de rodage. Cependant, pour des raisons de délais d'usinage, pratiquement chaque élément a été testé indépendamment des autres. Par exemple, les tests de pressions avec la multisonde n'ont pas pu être réalisés en même temps que les essais de strioscopie. Étant donné que certains éléments critiques de l'installation pour l'alimentation en air n'ont pas été reçus avant la fin de cette maîtrise, les conditions de design de la tuyère Mach 2.6 n'ont pu être atteintes. Combinant cela avec le fait que chaque élément a été testé indépendamment, il a été impossible d'effectuer un diagnostic valable de l'installation. Cependant, au final, la majorité des éléments de l'installation sont prêts pour leur utilisation. Certaines problématiques rencontrées lors de la mise en marche de l'installation ont trouvé des solutions, alors que d'autres doivent encore être trouvées. Le diagnostic final devra cependant attendre l'arrivée des derniers éléments.

En milieu pergélisolé, les modifications environnementales telles que la construction d’infrastructures et les changements climatiques ont des répercussions sur le régime thermique du sol et peuvent entraîner une fonte inhabituelle du pergélisol, provoquant une dégradation de ses propriétés mécaniques. La connaissance des caractéristiques du pergélisol est donc primordiale pour faire les bons choix lors des projets de construction. L’objectif de ce projet est de faciliter l’exécution des campagnes d’évaluation du tassement de fonte des sols gelés, en développant un outil de forage capable de réaliser ces essais in situ. Un prototype dont l’apparence est celle d’un carottier avec tarière double a été construit. Des tests en laboratoire ont été réalisés dans des barils de glace pure et de pergélisol synthétique. La capacité de carottage ainsi que la fiabilité des essais de tassement de fonte pour différents types de sols, fins et plus grossiers, ont été évaluées. / In permafrost areas, environmental changes such as infrastructure building and climate change have effects on the thermal regime of soil and can prompt unusual permafrost melt. As a consequence, this will lead to degradation of the mechanical properties of the soil. Thus, good knowledge about permafrost characteristics is essential to make right decisions during building projects. The goal of this project is to facilitate the execution of campaigns related to thaw settlement assessment of frozen soils. This can be achieved by developing a drilling tool that is able to carry out these in situ tests. A prototype was built. From the outside, the invention looks like an ice coring auger. Laboratory tests were made in pure ice and synthetic permafrost barrels. The coring ability and the reliability of the thaw settlement tests were appreciated for different kind of soils, fine and coarser.

Les consommateurs actuels, tout autant les individus que les entreprises, accroissent sans cesse leurs besoins pour des produits performants, fiables, et d'aspect visuel irréprochable. Cette demande pour la qualité impose aux fabricants le respect de dimensions précises et de géométries souvent complexes. C'est ainsi qu'origine l'apparition d'instruments d'inspection toujours plus sophistiqués. Les industries automobiles et aérospatiales figurent parmi les domaines qui nécessitent des appareils à la fois précis, automatisés et polyvalents. Le présent mémoire propose le développement de l'axe principal d'un robot de mesure; instrument conçu pour la saisie et le traitement de coordonnées, le tout avec une précision de quelques millièmes de millimètre. Cette recherche est supportée par une firme spécialisée en métrologie Multisigma inc. - qui souhaite par le biais de ce partenariat développer un nouvel appareil de mesure à grand rapport précision/prix. L'idée est de revoir entièrement tous les aspects d'une machine de mesure de coordonnées (CMM) afin d'en maximiser les performances tout en minimisant les coûts de production. La pierre angulaire de ce nouvel appareil est la conception d'un mécanisme de coulissement linéaire pouvant atteindre de grandes longueurs par la juxtaposition de sections courtes, tout en étant rigide et répétitif. L'ajout subséquent de la motorisation viendra permettre le contrôle de l'axe par un ordinateur. La précision finale de la mesure repose sur la définition de schèmes de compensations des erreurs géométriques, thermiques, ainsi que des déformations liées au chargement.

Les chantiers de type chambre ouverte ont été popularisés dans les mines souterraines autour des années 80 dû aux hauts rendements et relativement faibles coûts qu'ils engendrent. Le succès de cette méthode de minage dépend de la capacité à concevoir une chambre ouverte qui maximise les profits tout en respectant la géométrie de celle-ci lors du minage. En réalité, des sur-bris (volume de roche minée et non planifiée) et sous-bris (volume de roche planifié laissée en place) sont générés lors du minage du chantier et peuvent avoir des conséquences néfastes sur la stabilité du chantier et la rentabilité des opérations. Afin de minimiser ces bris hors-profil et leurs impacts, des outils empiriques, tels que les abaques de stabilité, ont été développés et améliorés afin de prédire les volumes de sur-bris par face pour le chantier. Malheureusement, ces outils présentent certaines limitations :ils intègrent un nombre limité de paramètres (ce qui ne couvre pas toutes les causes possibles des bris hors profil pour le site à l'étude), le sous-bris n'est pas considéré et la résolution spatiale des prédictions est limitée (valeur qualitative ou moyenne par face). Ces limitations empêchent l'intégration de données économiques dans les prédictions et ainsi l’optimisation globale des chantiers. L'objectif de cette thèse fut de développer une méthodologie pour les mines en opération qui permet de comprendre la distribution spatiale et la magnitude des bris hors-profils générés le long de la surface du chantier et d'utiliser ces connaissances durant la conception du chantier pour prédire la géométrie attendue afin d'optimiser sa performance. Pour ce faire, une base de données de chantiers fut créée pour trois cas d'étude (deux en Australie et un au Canada) à une résolution par octree (données géoréférencées mesurées à une résolution d'environ un mètre cube) qui comprend des paramètres géométriques, géomécaniques, géologiques, opérationnels et de performance. Des méthodes statistiques univariées, bivariées et multivariées (analyse en composantes principales et moindres carrés partiels) ont servi à identifier les paramètres critiques. Deux modèles prédictifs multivariés ont été utilisés par la suite pour prédire la géométrie (moindres carrés partiels et forêt aléatoire) ainsi qu'un modèle prédictif additionnel (analyse discriminante linéaire) pour prédire la position des bris hors-profils. Les modèles ont été comparés pour déterminer la meilleure approche. Des données économiques ont ensuite été intégrées pour caractériser les performances géotechniques (bris hors-profil) et économiques des chantiers attendus. L'analyse statistique des paramètres a permis d'identifier les paramètres critiques pour chaque cas d'étude qui impacte le sur-bris (énergie du tir à l'explosif, surdéveloppement des galeries, position dans la surface et présence de structures géologiques) et le sous-bris (position dans la surface, distance avec les trous chargés d'explosifs et l'angle d'interception des trous chargés d'explosifs avec les surfaces). Les paramètres critiques ont été utilisés pour chaque site afin de construire les modèles prédictifs. Les résultats montrent que la magnitude des bris hors-profils le long de la surface de conception peut être prédite à l'aide d'un modèle forêt aléatoire avec moins d'un mètre d'erreur pour 65% de la surface en moyenne. Les modèles de forêt aléatoire permettent de prédire la géométrie avec succès pour 71 % des faces de chantiers transversaux et 51 % des faces de chantiers longitudinaux. L'analyse de ces prédictions permet de déterminer les magnitudes maximales possibles de bris hors-profil et leur position (utilisant l'approche probabiliste) ainsi que d'estimer la performance économique du chantier. La résolution des données et l'utilisation de l'analyse multivariée ont permis de prédire la géométrie des chantiers, allant bien au-delà de la simple prédiction qualitative par face de chantiers fournie par une approche traditionnelle de l'abaque de stabilité. Ces travaux constituent une étape importante vers un processus de conception et de planification des chantiers qui minimise les problèmes de stabilité, la dilution et la perte de minerai à travers le chantier. Étant donné qu'une géométrie de conception maximisant la récupération de minerai augmente le potentiel de dilution et vice versa, cette approche permet de quantifier le compromis économique et ainsi maximiser la rentabilité lors de l'exploitation du chantier. Cela marque une contribution importante pour la compréhension et l'optimisation de la performance des chantiers de type chambre ouverte. / Open stopes were popularised in underground mines around the 1980s due to the high yields they generate andtheir relatively low cost. The success of this mining method depends on the ability to design a stope that maximises profits while respecting the geometry during mining. In reality, overbreak (OB, unplanned volume of rock mined) and underbreak (UB, volume of planned rock left in place) are generated during the mining process which can have negative consequences on the stability of the stope and the profitability of the operation. To minimise the OB and UB, and their impact, empirical tools such as the Stability Chart were developed and improved to predict the volumes of OB per stope faces. Unfortunately, these tools have certain limitations: they integrate a limited number of variables (which does not cover all the possible causes of OB), UB is not considered, and the resolution of the predictions is limited (qualitative or average value per face). These limitations prevent the full integration of economic data into predictions and thus the optimisation of the mines stopes. The objective of this thesis is to develop a methodology for operating mines which enables the understanding of the spatial distribution and magnitude of OB and UB generated along the surface of the stope and to use this knowledge during stope design to predict the expected geometry to optimise its performance. A stope database was created for three case studies (two in Australia and one in Canada) at an octree resolution (georeferenced data measured at an approximately one cubic metre resolution) which includes geometric, geomechanical, geological, operational and performance variables. Univariate, bivariate and multivariate statistical methods (principal component analysis and partial least squares) were used to identify the critical variables for each site. Multivariate and machine learning models were subsequently used to predict the mined geometry (partial least squares and random forest) and OB and UB location (linear discriminant analysis). The models were compared to determine the best approach. Economic data was integrated to characterise the geotechnical (OB and UB) and economic performances of the expected geometry. The statistical analysis of the variables enables the identification of critical variables for each case studyregarding the OB (observed in areas where there is high blasting energy, where there is a large undercut and overcut, towards the middle of the faces and in the presence of major geological structure) and UB (observed near the edges of surfaces, where there is a large distance from the blasting, and where drill holes toe into the faces). The critical variables were used for each site to build predictive models. The results show that the magnitude of OB and UB can be predicted using a random forest model with a less than one metre error for 65% of the surface on average. These predictions are used to build the expected geometry of the stope. Considering the mining context, it is possible to excellently predict the geometry for 71% of the transversal stope faces and 51% of the longitudinal stope faces. The incorporation of probabilities also enables the estimation of the maximum magnitudes of OB and UB, their location and the economical estimation of the performance of the stopes. The octree resolution of the data and the use of multivariate analysis has enabled the prediction of the stope geometry, going well beyond the simple qualitative per stope face prediction provided by a traditional Stability Chart approach. This work is a significant step to advance stope design and the planning process, providing tools to minimise stability issues, dilution and loss of ore. As designing for higher ore recovery increases the potential for dilution and vice versa, this approach allows for the value realised from mining a stope to be maximised by quantifying this inherent economic trade-off. The enhanced resolution of both data and predictions has allowed for a more comprehensive evaluation of the predicted stope geometry and economic outcomes during the design phase. This marks a major contribution in the ability to design and plan the optimal stope

Titre de l'écran-titre (visionné le 25 mars 2024) / Les fantômes d'eau sont des outils essentiels pour assurer l'étalonnage précis des machines de radiothérapie et des traitements efficaces en utilisant l'eau comme moyen de simulation des tissus humains. Dans ce mémoire, nous présentons toutes les étapes de la synthèse, de la création d'un prototype et du contrôle d'un nouveau fantôme d'eau automatisé basé sur un robot parallèle à câbles de 5 degrés de liberté. Ce système pourrait offrir plusieurs avantages par rapport aux fantômes d'eau existants, notamment un mouvement plus rapide et la capacité d'effectuer des mesures angulaires grâce à sa plage de rotation continue de 90 degrés. Notre approche a commencé par l'identification de l'architecture la plus appropriée pour le robot, impliquant le calcul de l'espace des torseurs faisables en force pour toutes les configurations 5-DDL avec 8 câbles, en fonction de nos points d'attache de câbles prédéfinis. Un algorithme d'élagage a été développé pour éliminer rapidement les architectures qui ne couvraient pas la plage de rotations souhaitée, facilitant ainsi l'identification de l'architecture optimale. De plus, nous avons conçu une méthode pour calculer un espace de travail rotationnel sans interférence pour notre conception choisie. En termes de contrôle, nous avons détaillé le schéma de contrôle, la planification de la trajectoire, le problème géométrique direct et les matrices Jacobiennes pour notre robot parallèle à câbles de 5-DDL. En outre, nous avons résolu le défi de la singularité de représentation rencontré dans notre projet, en adoptant une représentation vectorielle unitaire pour l'orientation. Le processus de conception du robot a été méticuleusement décrit, y compris la justification de la sélection des composants. Nous avons divisé le prototype global en trois sections principales: la structure, les systèmes de treuil et les poulies pivotantes, en fournissant des informations détaillées sur chacune. Le processus de calibrage du robot a également été discuté, ainsi que les défis rencontrés. Enfin, nous avons mené un test sous une machine de radiothérapie, cartographiant le rayonnement avec le capteur d'ionisation connecté à l'effecteur final. Bien que nous ayons compté uniquement sur l'encodeur du moteur pour la rétroaction de position et que cette méthode manque de la précision nécessaire pour cette application, les résultats étaient très prometteurs. Notre conception innovante de fantôme d'eau démontre le potentiel comme nouvelle méthode efficace et précise pour l'étalonnage des machines de radiothérapie, avec la capacité d'améliorer considérablement les résultats pour les patients dans la pratique clinique. / Water phantoms are critical tools for ensuring the accurate calibration of radiotherapy machines and effective treatments by using water as a medium for simulating human tissue. In this memoir, we present all the steps of synthesizing, prototyping and controlling a novel automated water phantom based on a 5-degree-of-freedom cable-driven parallel robot. The system could offer several advantages over existing water phantoms, including faster movement and the ability to perform angular measurements due to its 90-degree continuous range of rotation. Our approach began with identifying the most suitable architecture for the robot, involving the calculation of the wrench-feasible workspace for all the 5-DoF configurations with 8 cables, based on our predetermined cable attachment points. A pruning algorithm was developed to rapidly eliminate architectures that failed to cover the desired range of rotations, thereby facilitating the easier identification of the optimal architecture. Furthermore, we devised a method to calculate an interference-free rotational workspace for our chosen design. In terms of control, we detailed the control schematic, trajectory planning, forward kinematics, and Jacobian matrices for our 5-DoF CDPR. Furthermore, we addressed the challenge of representation singularity encountered in our project, resolving it by adopting a unit vector representation for orientation. The design process of the robot was meticulously outlined, including the rationale behind component selection. We divided the overall prototype into three main sections: the structure, winch systems, and swivel pulleys, providing detailed insights into each. The calibration process of the robot was also discussed, along with the challenges encountered. Finally, we conducted a test under a radiotherapy machine, mapping radiation with the ionization sensor connected to the end-effector. Although we relied solely on the motor's encoder for position feedback, which lacks the precision needed for this application, the results were very promising. Our innovative water phantom design demonstrates potential as a new, efficient, and precise method for calibrating radiotherapy machines, with the capability to significantly improve patient outcomes in clinical practice.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles / La gestion scientifique des forêts implique l'utilisation de diverses techniques pour maintenir le développement économique et durable des forêts, en améliorant la qualité de vie des communautés qui en dépendent. La conception des réseaux de routes forestières est cruciale pour une gestion efficace des forêts, car elle garantit l'accès et la connectivité aux différentes parties de la forêt, telles que les zones de récolte ou les zones de protection contre les incendies, par exemple. Les routes forestières sont un élément essentiel de la gestion forestière, mais leur construction a des implications environnementales significatives. Elles constituent également l'aspect le plus coûteux de l'infrastructure forestière. Pour concevoir un réseau de routes forestières efficace, il est essentiel de trouver un équilibre entre des exigences concurrentes telles que la durabilité et la rentabilité. La participation du public et la consultation des communautés locales et des parties prenantes sont essentielles pour s'assurer que le réseau routier proposé répond aux besoins de tous les utilisateurs tout en minimisant les coûts et les impacts environnementaux. Cette thèse vise à fournir une analyse documentaire complète de la conception des réseaux routiers forestiers et à identifier les modèles et approches développés pour la conception d'un réseau routier forestier efficace et durable. Alors que les études précédentes se sont concentrées sur l'évaluation et l'optimisation de la construction et de l'entretien des routes forestières, cette étude vise à examiner les défis et les modèles de conception des réseaux routiers forestiers en termes de développement durable. Plus précisément, l'étude analyse les principales questions liées à l'optimisation de la conception du réseau de routes forestières, telles que la participation des parties prenantes à la prise de décision, l'incertitude dans les modèles d'optimisation, le changement climatique et les émissions de CO₂ dans le cadre de l'analyse documentaire. Les résultats de cette revue systématique de la littérature fournissent une évaluation complète de l'état actuel des connaissances en matière de conception de réseaux de routes forestières et soulignent l'importance des recherches en cours dans ce domaine. Nos résultats suggèrent que des recherches ont été menées en utilisant diverses approches, que les variables ont été soigneusement sélectionnées et analysées, et que certaines contraintes ont été prises en compte dans une certaine mesure. Cependant, malgré ces efforts, les recherches indiquent qu'il existe toujours un besoin d'une investigation plus approfondie, notamment en ce qui concerne la durabilité de la conception du réseau routier forestier. En outre, les résultats mettent en évidence le manque d'attention accordée aux préoccupations et aux intérêts des décideurs politiques, ainsi qu'un manque de coopération entre les parties prenantes, et un soutien insuffisant aux multiples parties prenantes. L'étude identifie également plusieurs applications spéciales dans la conception des réseaux de routes forestières, telles que la recherche de l'emplacement optimal et la construction de nouvelles routes, l'optimisation de l'entretien des routes existantes, et l'équilibre entre le coût de construction des routes et l'accès aux ressources. En intégrant une série de facteurs pertinents, cette étude offre des indications précieuses pour l'industrie forestière afin de développer des réseaux de routes forestières plus durables et efficaces. Dans l'ensemble, cette thèse contribue à l'avancement de la recherche sur la conception des réseaux routiers forestiers en fournissant une analyse critique de la littérature existante et en soulignant les lacunes et les défis dans le domaine. Cette thèse constitue une ressource précieuse pour les décideurs politiques, les gestionnaires forestiers et les chercheurs qui cherchent à concevoir et à mettre en œuvre des réseaux de routes forestières durables qui équilibrent les objectifs écologiques, sociaux et économiques. / Scientific forest management involves using various techniques to maintain the economic and sustainable development of forests, improving the quality of life for forest-dependent communities. The design of forest road networks is crucial for effective forest management as it ensures access and connectivity to various parts of the forest, such as harvesting areas or fire management zones. Forest roads are a critical component of forest management, but their construction has significant environmental implications and is also the costliest aspect of forest infrastructure. To design an efficient forest road network, it is essential to balance competing demands such as sustainability and profitability. Public participation and consultation with local communities and stakeholders are crucial to ensure that the proposed road network copes with the necessities of all users while minimizing costs and environmental impacts. The thesis aims to provide a comprehensive literature review of forest road network design and identify the developed models and approaches for designing an efficient and sustainable forest road network. While previous literature reviews have focused on the evaluation and optimization of forest road construction and maintenance, this research strives to investigate the challenges and models of forest road network design in terms of sustainable development. Specifically, the study analyzes the main issues related to forest road network design optimization, such as stakeholder participation in decision-making, uncertainty in optimization models, climate change, and CO₂ emissions as part of the literature review. The findings of this systematic literature review provide a comprehensive assessment of the current state of the art in forest road network design and highlight the importance of ongoing research in this area. Our findings suggest that research has been conducted using various approaches, variables have been carefully selected and analyzed, and constraints have been taken into account to some extent. However, despite these efforts, the research indicates that there is still a need for more investigation, specifically in terms of the sustainability of forest road network design. Furthermore, the results highlight the lack of attention given to the concerns and interests of policymakers, as well as a lack of cooperation between stakeholders, and insufficient support for multiple stakeholders. The study also identifies several special applications in forest road network design, such as finding the optimal location and construction of new roads, optimizing the maintenance of existing roads, and balancing the trade-off between road construction cost and access to resources. By incorporating a range of relevant factors, this study offers valuable insights for the forestry industry to develop more sustainable and efficient forest road networks. Overall, this thesis contributes to the advancement of forest road network design research by providing a critical analysis of the existing literature and highlighting the gaps and challenges in the field. The thesis offers a valuable resource for policymakers, forest managers, and researchers who seek to design and implement sustainable forest road networks that balance ecological, social, and economic objectives.

L’utilisation de la spectroscopie nucléaire comme outil de détection est limitée par le ratio du signal sur bruit. Les méthodes traditionnelles qui permettent d’outrepasser cette difficulté sont d’augmenter l’intensité du signal ou de diminuer le bruit. Pour amplifier le signal, il existe deux méthodes : avoir un émetteur plus intense ou avoir un détecteur de meilleur rapport signal sur bruit . Les techniques typiques de réduction de bruit de fond sont : l’application de filtres numériques et l’ajout de systèmes, tels des circuits de coïncidence, pour favoriser l’étude du signal. Dans le cadre de notre recherche, nous cherchons à détecter des traces d’éléments en utilisant l’activation par neutron. Nous sommes donc limités à avoir des émetteurs d’intensité faible. Beaucoup de chercheurs se penchent déjà sur la création et l’amélioration de détecteurs ayant de meilleures résolutions en énergie. L’approche que nous proposons utilise des détecteurs typiques ayant des résolutions standards et aucun système de suppression de bruit de fond. Nous avons développé un montage expérimental astucieux qui se charge de récolter un maximum d’information. Nous le couplons par la suite à un système d’analyse statistique robuste basé sur l’estimation du maximum de vraisemblance d’un modèle de mixture pour extraire les paramètres d’intérêt. Cette méthode mène à une amélioration flagrante du pouvoir de détection d’un tel système. Les résultats de cette recherche sont par la suite très utiles à tous les systèmes de spectroscopie semblables. Les méthodes d’acquisition et d’analyse développées sont en parfaite synergie avec les travaux de recherche qui se font ailleurs sur des systèmes de détecteurs plus exotiques. / The use of nuclear spectroscopy as a detection tool is limited by signal to noise ratio. The most common ways of overcoming this difficulty are either boosting the signal or dampening the noise. Boosting the signal can either be done by having a more powerful emitter or by having a better signal to noise ratio. Applying digital filters and having special experimental setups are the typical ways of enhancing the signal. In our case, the detection of trace elements with neutron activation analysis, we are limited by the nature of the problem to having small emitter signals. A good amount of research is already being done to develop new and exotic detectors to improve their energy resolution. The approach we propose uses typical detectors with average resolution and no background suppression. We propose an intelligent experimental design intended to extract a maximum of information from the experiment and an analysis algorithm based on a rigorous statistical model using a maximum likelihood approach to solving a mixture model in order to drastically improve detection efficiency. This method can be combined with more complex setups that use higher resolution detectors. As such the results of this project synergize well with what is being done elsewhere in the fields of spectroscopy and detector physics.

Titre de l'écran-titre (visionné le 2 octobre 2023) / Ce mémoire s'intéresse au développement d'un analyseur de spectre cohérent (COSA) utilisant un module laser à rétroaction répartie (DFB) comme oscillateur local (LO). L'objectif est de concevoir un analyseur de spectre cohérent plus petit, robuste et moins chers en remplaçant les lasers à cavité externe normalement utilisés, permettant ainsi d'employer de tels appareils autant dans des environnements de recherche scientifique et d'ingénierie que sur des lignes de productions ou de liens de communication déployés. L'introduction présente les méthodes d'analyse du spectre optique existantes ainsi que leurs limitations et les avantages des analyseurs de spectre optique cohérents par rapport à ces méthodes. Les bases théoriques derrière le fonctionnement des COSA sont également présentées. Le premier chapitre décrit le montage expérimental du COSA utilisé dans le cadre du mémoire. Les deux branches le composant sont décrites et la calibration nécessaire au fonctionnement de l'appareil est présentée. Le deuxième chapitre caractérise les performances de l'appareil. Le rapport signal sur bruit optique (OSNR) et la largeur de raie du signal à la sortie de l'amplificateur optique semi-conducteur (SOA) du module laser DFB sont mesurés et comparés aux performances de la portion électrique du montage afin de déterminer la dynamique et la résolution du COSA. L'appareil est ensuite utilisé pour mesurer le spectre d'un laser à cavité externe, avec et sans modulation d'amplitude, ainsi qu'avec un laser DFB. On trouve expérimentalement que le système possède une dynamique pouvant atteindre plus de 50 dB et une résolution de 10 MHz correspondant à la largeur de bande des filtres RF utilisés.

Le présent projet concerne la conception, la fabrication et l'analyse d'un nouveau type de résonateur laser appelé résonateur adapté, caractérisé par la présence d'un miroir asphérique profilé de manière à opérer en un mode spécifié par le concepteur. Deux de ces résonateurs, intégrés dans un laser pulsé de type CO₂ — TEA à géométrie semiconfocale, sont conçus pour générer des faisceaux supergaussiens d'ordre 4 et 6 dans le mode fondamental. Les miroirs à gradient de phase (MGP) ont été fabriqués grâce à la technique du tournage au diamant dans un substrat de cuivre. Cette géométrie particulière permet d'une part d'accroître le volume du mode fondamental, entraînant une plus grande efficacité d'extraction d'énergie monomode, et d'autre part d'augmenter la discrimination par rapport aux modes supérieurs, améliorant ainsi les performances du laser. Un modèle numérique reposant sur une superposition incohérente des modes dans un milieu de gain saturé, permet de simuler adéquatement le comportement expérimental observé.

Dans les recherches réalisées pour ce projet de thèse, il est démontré qu’une traverse existante de train d’atterrissage d’hélicoptère à patins fabriquée par pliage et érosion chimique, pourrait être remplacée par une autre traverse, dont la forme innovante est fabricable par le procédé d’hydroformage de tubes. Ce procédé présente par exemple l’avantage d’être plus respectueux de l’environnement que le procédé de fabrication actuel, car il ne nécessite pas l’utilisation de produits chimiques polluant. De plus, la méthodologie développée dans le cadre des recherches réalisées permet de prendre en compte l’histoire du matériau de la traverse dans toutes les étapes de son processus de fabrication. Les performances d’un train d’atterrissage équipé de la nouvelle traverse ont été évaluées numériquement. Des travaux, développés avec le logiciel de calculs par éléments finis ABAQUS, ont permis de mettre en évidence l’intérêt d’utiliser des éléments finis de coque solides fiables et précis. Ces éléments sont en effet capables de prendre en compte le comportement dans l’épaisseur de structures minces avec une seule couche d’éléments. Une nouvelle technique de lissage appelé «Smoothed finite element method» ou «SFEM» a retenu l’attention pour sa simplicité de mise en œuvre et son insensibilité à la distorsion de maillage parfois rencontrée dans les simulations de formage de formes complexes. Un élément de coque solide résultant linéaire développé en utilisant cette méthode SFEM pour traiter de la cinématique en membrane et en flexion a été testé avec succès au travers d’exemples classiques identifiés dans la littérature. Ce nouvel élément a montré un niveau de précision souvent supérieur à celui d’autres éléments déjà existants. En outre, un élément de coque solide à intégration réduite, capable de fonctionner avec la plupart des lois de comportement en trois dimensions et cela même en présence de structures minces a été développé. Cet élément, libre de tout blocage a montré un bon niveau de précision par rapport aux éléments existants dans le cas de problèmes implicites géométriquement linéaires et non-linéaires. L’élément a été étendu en formulation explicite puis couplé avec une loi de comportement hyper élastoplastique en trois dimensions. Il a enfin été testé dans une simulation d’hydroformage de tubes en présence de pressions élevées, de frottement et de grandes déformations. / In the current work, it is shown that an existing helicopter skid landing gear cross tube, made by tube bending and chemical milling, could be replaced by another cross tube, whose innovative shape is producible by tube hydroforming. This method has for example the advantage of being more environmentally friendly than the current manufacturing process, because it does not require the use of hazardous chemicals. In addition, the methodology developed in this project takes into account the cross tube material’s history throughout the manufacturing process. Moreover, the performance of a skid landing gear equipped with this new cross tube has been evaluated numerically. This thesis simulation work has been developed with the finite element analysis software ABAQUS. It highlights the potential gains of using a reliable and accurate solid-shell finite element which is capable to take into account the through-thickness behavior of thin structures with a single layer of elements. A new smoothing technique called «Smoothed finite element method» or «SFEM» has been considered for its simplicity and insensitivity to mesh distortion, sometimes encountered while simulating complex shapes forming. A new resultant linear solid-shell element using this SFEM to deal with membrane and bending kinematics has been developed and successfully tested through classical benchmark problems found in the literature. This new element has often shown much greater level of accuracy than other existing elements. In addition, a novel reduced integration solid-shell element, able to work with most three dimensions constitutive laws even in the presence of thin structures is also discussed. This element, free of locking, shows a good accuracy level with respect to existing elements in implicit geometrically linear and non-linear benchmark problems. Its extension to explicit formulation is coupled with a three dimensions hyper elastoplastic constitutive law and tested in a tube hydroforming simulation involving high pressures, friction and large deformations.