Les échangeurs réacteurs intensifiés (ERI) sont des échangeurs de chaleur utilisés comme réacteurs chimiques afin d'intensifier les procédés de synthèse. L'ERI étudié dans ce travail est composé de plaques en carbure de silicium, lui conférant ainsi des propriétés thermiques et chimiques importantes. En contrepartie, l'utilisation du SiC accentue les risques de rupture fragile, à ajouter aux risques principaux associés aux ERI qui sont les fuites de fluide et l'emballement thermique de la réaction. L'intensification des procédés représente un gain important en terme de productivité, de sécurité et d'impact environnemental, à condition de maîtriser la conception et la mise en œuvre de l'ERI. L'objectif de ce travail est de proposer une démarche d'étude adaptée à ce type de produit en général, et d'optimiser la conception de cet ERI en particulier. Pour cela, les modèles thermo-chimique et thermo-mécanique de l'ERI sont développés puis utilisés dans une étude mécano-fiabiliste, notamment au moyen à la méthode AK-MCS basée sur l'interpolation par krigeage de la fonction de performance. / Intensified heat exchanger reactors (ERI) are heat exchangers used as chemical reactors for process intensification. The ERI studied in this work is composed of silicon carbide (SiC) based plates, giving it interesting thermal and chemical properties. In return, the use of SiC increases the brittle fracture risk, in addition of the main risks that are leaking fluid and thermal runaway reaction. The process intensification represents a significant gain in productivity, safety and environmental impact, provided that the design and the implementation procedure of the ERI are optimized. The objective of this work is to propose a process of study suited to this type of product in general, and to optimize the design of this ERI in particular. For this, the thermo-chemical and thermo-mechanical models are developed and used in a mechano-reliability study, notably using the AK-MCS method based on kriging interpolation of the performance function.

L'objectif de cette thèse est la modélisation mathématique des mécanismes de contraction musculaire à l'échelle microscopique dans le but de proposer et d'intégrer ces modèles dans un environnement de simulation cardiaque multi-échelle.Ce travail est réalisé dans le contexte de la médecine numérique, qui propose d'améliorer le traitement des patients par l'utilisation d'outils numériques.La première contribution de cette thèse est une analyse bibliographique des travaux expérimentaux caractérisant l’interaction actine-myosine et ses régulations afin de compiler les informations sous une forme utilisable pour le développement de modèles.Cette étape est une condition préalable essentielle à la modélisation.Nous proposons ensuite une hiérarchie de modèles de contraction musculaire à partir d'un modèle stochastique raffiné existant, mais validé uniquement pour les muscles squelettiques, en appliquant des hypothèses de simplification successives.Les étapes de simplification transforment l'équation différentielle stochastique initiale en une équation aux dérivées partielles avec une description qui fait partie de la famille de modèles dérivée du modèle Huxley'57.Une simplification supplémentaire conduit ensuite à un modèle décrit par un ensemble d'équations différentielles ordinaires.La pertinence des modèles proposés, qui ciblent différentes échelles de temps, est démontrée en les comparant aux données expérimentales obtenues avec des muscles cardiaques, et leur domaine de validité est étudié.Pour intégrer ces descriptions dans un environnement de simulation cardiaque, nous avons étendu ces modèles afin de prendre en compte les mécanismes de régulation de la force qui se produisent in vivo.Cela conduit à de nouvelles équations aux dérivées partielles.Ensuite, nous lions les modèles de contraction microscopiques à un modèle d’organe macroscopique.Nous suivons pour cela une approche fondée sur les principes thermodynamiques pour traiter la nature multi-échelle en temps et en espace du tissu musculaire aux niveaux continu et discret.La validité de cet environnement de simulation est démontrée en présentant sa capacité à reproduire le comportement du coeur et en particulier les caractéristiques essentielles de l'effet Frank-Starling. / This PhD thesis deals with the mathematical description of the micro-scale muscle contraction mechanisms with the aim of proposing and integrating our models into a multiscale heart simulation framework.This research effort is made in the context of digital medicine, which proposes to improve the treatment of patients with the use of numerical tools.The first contribution of this thesis is a literature review of the experimental works characterizing the actin-myosin interaction and its regulations to compile information in a useable form for the development of models.This stage is an essential prerequisite to modeling.We then propose a hierarchy of muscle contraction models starting from a previously proposed refined stochastic model, which was only validated for skeletal muscles, and applying successive simplification assumptions.The simplification stages transform the initial stochastic differential equation into a partial differential equation with a model that is part of the Huxley'57 model family.A further simplification then leads to a description governed by a set of ordinary differential equations.The relevance of these models, targeting different time scales, is demonstrated by comparing them with experimental data obtained with cardiac muscles and their range of validity is investigated.To integrate these microscopic descriptions into a heart simulation framework, we extend the models to take into account the force regulation mechanisms that take place in vivo, leading to the derivation of new partial differential equations.Then, we link the microscopic contraction models to the macroscopic organ model.We follow for that an approach based on the thermodynamical principles to deal with the multi-scale nature in time and space of the muscle tissue at the continuous and at the discrete levels.The validity of this simulation framework is demonstrated by showing its ability to reproduce the heart behavior and in particular to capture the essential features of the Frank-Starling effect.

Le développement des technologies numériques, qui « succèdent » aux technologies analogiques, s'effectue désormais à une vitesse fulgurante. Bien que ces nouvelles technologies facilitent incontestablement l'existence humaine, force est de constater qu'elles creusent également les inégalités économiques comme celles relatives à l'accès aux ressources. La crise écologique qui se profilait autrefois à l'horizon est désormais à nos portes et nous assistons à l'apparition d'une fracture numérique qui réagence les différents régimes de privilèges sociaux-économiques à travers tout le globe. Les compagnies qui forment aujourd'hui le GAMAM multiplient les promesses quant à leur contribution à la mise en place d'une société libre, ouverte et égalitaire grâce aux technologies de réseau. Les nouvelles technologies numériques feront de facto office de « solution » à tous les problèmes. Ces mêmes compagnies multiplient par ailleurs les stratégies et les tactiques afin de consolider leur monopole et d'accroître la dépendance à leurs infrastructures. Ce mémoire vise à construire un cadre théorique original afin de concevoir la manière dont les nouvelles technologies numériques deviennent les moyens de production de la société par elle-même. Cet examen n'est possible que par l'effectuation d'un retour aux théories générales de la société et par le fait même, par la mobilisation du devenir effectif de la production de soi de la société en tant qu'objet d'étude principal. C'est en procédant à la décomposition analytique du fait numérique en différents éléments, à savoir son inscription dans l'espace, sa dette à l'endroit de l'agentivité de l'individu, la culture qu'il fait émerger et l'économie dont il devient le centre, que nous pouvons parvenir à une éventuelle théorie des sociétés numériques. / Digital technologies, that "succeeds"to analog technologies, are developed and deployed faster than ever. Even if these new technologies unquestionably facilitate human existence, we must admit that they also contribute to the deepening of economic equalities, such as those relating to access to resources. The once "far-away"ecological crisis is now knocking at our doors and we are also witnessing the birth of a digital fracture that rearranges the different regimes of socio-economic privileges across the globe. Private companies that form today's iteration of the GAMAM are multiplying promises as to their contribution to the establishment of a free, open and egalitarian society, thanks to network technologies. New digital technologies will de facto serve as the "solutions" to all problems. These same companies also multiply strategies and tactics employed to consolidate their monopoles and dependence to their infrastructures. This thesis aims to build a theoretical framework to conceive the way in which new digital technologies become the means of production of society by itself. This task requires a return to general theories on society and by mobilizing the effective becoming of society's self-production as the main object of study. It is by carrying out the analytical decomposition of the digital event into different elements, namely its inscription in space, its debt to the place of the agency of the individual, the culture that it brings out and the economy of which it becomes the center, that we can arrive at a possible theory of digital societies.

Ce mémoire se veut d'abord un recueil des principales variantes de l'algorithme optimal en pire cas pour la résolution de problèmes convexes et fortement convexes sans contraintes présenté par Yurii Nesterov en 1983 et en 2004. Ces variantes seront présentées dans un cadre unifié et analysées de manière théorique et empirique. On y retrouve une analyse des rôles des différents paramètres composant l'algorithme de base ainsi que de l'influence des constantes L et mu, respectivement la constante de Lipschitz du gradient et la constante de forte convexité de la fonction objectif, sur le comportement des algorithmes. On présentera également une nouvelle variante hybride et nous démontrerons empiriquement qu'elle performe mieux que plusieurs variantes dans la majorité des situations. La comparaison empirique des différentes variantes sur des problèmes sans contraintes utilise un modèle de calcul se basant sur le nombre d'appels à un oracle de premier ordre plutôt que sur le nombre d'itérations. Enfin, une application de ces variantes sur trois instances de problèmes en imagerie numérique ainsi qu'une analyse empirique des résultats obtenus en confrontation avec la méthode optimale FISTA et l'algorithme classique L-BFGS-B viennent clore ce mémoire.

Notre étude vise à mettre en lumière les utilisations qu’il est possible de faire des jeux vidéo en classe et, plus précisément, la manière dont ceux-ci peuvent permettre de faire le pont entre les concepts quotidiens et les concepts scientifiques, un cadre conceptuel issu de la théorie historico-culturelle de Vygotsky. Cet objectif découle de notre problématique, qui a consisté à souligner l’écart existant entre la culture scolaire et la culture ludique qui imprègne la vie des adolescents et des adolescentes à l’heure actuelle. Notre choix du cadre théorique vygotskien nous a permis de nous appuyer sur des concepts bien établis et clairement définis pour analyser dans quelle mesure le jeu Minecraft pouvait être utilisé à des fins de formation. Notre méthode a consisté à effectuer une analyse de contenu d’un corpus que nous avons constitué à partir d’un forum d’échange entre enseignants utilisant le jeu Minecraft dans leur pratique. Nous avons répertorié les concepts susceptibles d’être développés à travers le jeu ainsi que les méthodes à préconiser dans l’utilisation de ce jeu vidéo en particulier. Il résulte de cette analyse que le jeu en question peut être un outil très efficace, qui permet à l’élève d’expérimenter et d’user de créativité dans des contextes de résolution de problème, de demeurer particulièrement engagé dans la tâche et facilite la verbalisation de la pensée de ces derniers, mais ce, à condition d’être utilisé judicieusement par les enseignants. Nous concluons ce mémoire en présentant les répercussions de nos résultats et précisons les considérations que devraient prendre en compte les enseignants désirant intégrer un tel outil dans leur pratique.

Depuis le milieu des années 90, avec la revalorisation des déplacements urbains par la marche et le vélo, les passerelles piétonnières sont fortement demandées dans nos villes. Étant également très convoitées par les architectes et les artistes pour exprimer leurs idées, ces structures deviennent de plus en plus élancées, légères, flexibles et dotées de fréquences propres qui peuvent facilement être mises en résonance par la marche normale des piétons. Les premiers ouvrages ayant manifesté ces problèmes de façon remarquable sont la passerelle du Millénium de Londres et la passerelle de Solferino de Paris qui ont dû être fermées suite à leur inauguration en raison de vibrations latérales excessives. Ces structures ambitieuses créent donc de nouveaux défis qui ne sont pas adéquatement considérés dans plusieurs codes de pratique, et ce, en raison d'un mauvais contrôle des vibrations induites par des charges de groupes et de foules de piétons. De plus, les piétons ont tendance à se synchroniser au mouvement latéral de la structure, ce qui résulte en des mouvements forts qui compromettent grandement le confort des usagers. L'objet de ce projet de recherche vise à mieux définir et caractériser le chargement des groupes et des foules de piétons sur les passerelles piétonnières afin de permettre une meilleure compréhension et un meilleur contrôle des vibrations de ces structures dès leur phase de conception. Pour ce faire, les vibrations induites par des chargements de groupes et de foules de piétons ont été mesurées sur trois structures existantes soit deux travées indépendantes de la Passerelle de Sherbrooke et le pont du Cosmos Montréal. Les critères de confort et les niveaux de vibration prédits selon différentes normes ont aussi été calculés pour ces trois structures. Également, un programme a été créé afin de simuler des groupes ou des foules de piétons de taille variable circulant sur une passerelle piétonnière et de calculer la réponse de la structure selon différents paramètres. Des simulations numériques de chargement de 1 piéton, de groupes et de foules de piétons ont été effectuées l'aide de ce programme sur les trois structures afin de simuler les vibrations induites par les piétons. Différents modèles de chargements piétonniers ont été utilisés. Finalement, une comparaison des différents niveaux de vibration mesurés, calculés et simulés permet une caractérisation du chargement piétonnier et de l'influence du nombre de piétons dans le chargement sur la réponse de la structure, et ce, tant pour les vibrations verticales que latérales de la structure. Ce projet aura pour résultat de fournir une meilleure définition du chargement piétonnier et d'assurer ainsi un meilleur contrôle des vibrations des passerelles piétonnières dès les phases de conception de la structure. Ainsi, ce projet favorisera le développement des passerelles piétonnières et permettra aux architectes et artistes une plus grande liberté pour l'édification de ces sculptures urbaines sans compromettre le confort des usagers, tout en limitant les coûts par un meilleur contrôle des vibrations.

Le groupe de recherche CAMUS de l'Université de Sherbrooke a conceptualisé et breveté en 2011 une nouvelle architecture de turbine à gaz nommé SRGT (Supersonic Rim-Rotor Gas Turbine). Aucune démonstration expérimentale n’a encore permis d’évaluer ses performances. Ce projet de maitrise consiste donc à l’analyse de la dynamique des gaz d’une turbomachine de type SRGT afin d’évaluer la possibilité de générer de la puissance nette positive en régime permanent. L’objectif de ce projet de recherche est de concevoir les composantes aérodynamiques d’une turbine à gaz SRGT en mode supersonique et de caractériser l’écoulement sur toute la plage d’opération du moteur. Ainsi, on pourra évaluer le potentiel de cette technologie et la pertinence de continuer le développement vers un produit futur. L’évaluation des performances aérodynamiques des composantes du moteur a été effectuée selon un modèle analytique 1D généralisé des écoulements compressibles et selon l’analyse des triangles des vitesses. Des simulations numériques par la méthode de la mécanique des fluides numérique (CFD) ont permis de valider le modèle analytique du moteur. Le point d’opération du moteur (vitesse du moteur de 125 000 rpm, débit massique d’air de 130 g/s, rapport de pression du compresseur de 2.75 et température maximum à l’entrée de la turbine de 1000 K) a été sélectionné afin de produire une puissance nette de plus de 1 kW. Un prototype a été fabriqué et mis en fonction sur un banc de test développé spécialement pour le moteur. L’expérimentation a démontré que le compresseur peut fournir un rapport de pression de plus de 1.35 à 100 krpm pour un débit massique d’air supérieur à 50 g/s. La carte de performance du compresseur a été obtenue expérimentalement ainsi que ses limites d’opérations (limite de blocage et de pompage) pour des vitesses jusqu’à 90 krpm. Des tests d’allumage ont démontré que le moteur avait un gain de puissance de plus de 1 kW durant sa phase d’accélération, bien que la puissance nette du moteur reste négative. La caractérisation de la turbine n’a pas pu révéler si sa conception était adéquate en mode supersonique. L’expérimentation du prototype n’a pas permis de valider si le moteur peut produire une puissance nette positive en régime permanent.

Aujourd'hui divers systèmes de propulsion marins existent dont les systèmes de propulsion à jet. De nombreuses études ont été réalisées au cours des vingt dernières années et plus particulièrement par le biais de la simulation numérique ( Computational Fluid Dynamics , ( CFD )). Un modèle numérique simulant l'écoulement au travers un système de propulsion avec une pompe en rotation est développé dans ce projet. Il est également validé avec des résultats expérimentaux obtenus par d'autres chercheurs. Pour se [i.e. ce] faire, différentes étapes sont réalisées. En premier lieu, des paramètres tels que le maillage, le modèle de turbulence ou la modélisation de la rotation du rotor sont validés numériquement sur deux géométries. Le premier cas, bien documenté, correspond à un écoulement au travers une conduite en forme de"S" de section divergente et validé expérimentalement. Le second cas est une pompe où le rotor est en mouvement dans l'écoulement. Un modèle à multiple systèmes de référence ( Multiple Reference Frame,MFR ) est utilisé pour simuler la rotation de la pompe. Les paramètres numériques sont alors fixés pour la suite de l'étude. Ensuite un inodéle numérique d'un système de propulsion à jet d'une motomarine est développé dans un volume de contrôle réduit. Il prend en compte l'ensemble de la géométrie de la propulsion : la pompe en rotation, le venturi et une partie de la coque réelle du véhicule. Les conditions aux frontières sous la coque sont imposées grâce aux données d'une simulation complète du véhicule entier. Ce modèle est validé expérimentalement à deux vitesses (25 mph et 69 mph). Le comportement de l'écoulement est ensuite analysé. Finalement diverses variations géométriques sont effectuées telles que la supression [i.e. suppression] d'appendices dans la conduite ou le déplacement latéral de la lèvre de l'entrée d'eau à divers IVR, Inlet Velocity Ratio (rapport entre la vitesse du véhicule et celle de la pompe). Une augmentation des performances du système est observée à un certain IVR pour une supression [i.e. suppression] d'appendice donnée. La présence d'une plaque permettant le redressement de l'écoulement au niveau de la grille est néfaste à la poussée de même que la présence de l'arbre ou d'ailettes situées à l'entrée de la pompe. Le déplacement de la lèvre a pour objectif de déterminer la position optimale qui permet d'obtenir la meilleure augmentation de performance pour un IVR .

The province of Quebec, in Canada, is located in a stable region of the North American tectonic plate. But some zones are seismically active. Moreover, Montreal City has the second highest urban seismic risk in Canada. Although it is now recognized that unreinforced masonry (URM) is vulnerable to earthquakes, many URM buildings are critical infrastructures built before provisions were made for seismic loading. A research project has been undertaken to improve understanding of unreinforced masonry seismic behaviour. It is part of the Canadian Seismic Research Network (CSRN) for the seismic evaluation and rehabilitation of critical infrastructures. This research project, consisting of three main parts, is a reference document to be used in future research work. The first part consists of a review of literature on the seismic behavior of unreinforced masonry, specifically on masonry, the effects of time, and various types of masonry works. Next, special attention is devoted to the description of failure modes. Finally, a review of factors influencing the seismic performance of masonry walls is carried out by using the following four specific properties: stiffness, strength, deformation capacity and energy dissipation capacity.The in-plane and out-of-plane loadings of masonry walls with and without frames are discussed separately. There are some behaviour similarities between a wall without a frame and an infill wall. The second part consists of the experimental evaluation of the in-plane cyclic behavior of a steel frame infilled with structural clay tile masonry wall that is representative of a first floor external back wall of a typical school built in Quebec in the 1950's. Its development is based on structural inventories for vulnerability assessment. Results are analyzed according to stiffness, strength, deformation capacity and energy dissipation capacity of the experimental specimen. Some characterization testing has been done to determine properties of masonry such as compressive strength, modulus of elasticity and Poisson's ratio. Unlike the characterization results, the experimental wall has shown a reserve capacity after masonry cracking. The third part aims to validate the capacity of the SeismoStruct's masonry model to predict the experimental response of infill walls specimens. This model, developed by Crisafulli, is based on the equivalent strut concept often used for infill wall modelisation. Experimental data obtained in this project and a similar project are used to verify whether this model could be used in practice with rational settings for the seismic evaluation of a building.The methodology used did not yield satisfactory predictions.

Un bon dimensionnement d’une fondation superficielle nécessite une bonne caractérisation du sol sur lequel elle reposera. Pour le cas des sols granulaires, les essais de reconnaissances destructifs (SPT, CPT, etc.) impliquent la conversion des profils obtenus du sol exploré en un profil de rigidité afin de pouvoir estimer sa portance. Une telle tâche peut induire des erreurs au niveau de l’estimation étant donné qu’elle nécessite le passage d’un nombre de paramètres (N, qc) n’illustrant pas l’état réel du sol (rigidité) à des paramètres caractérisant sa performance (module élastique, coefficient de Poisson). La caractérisation des sols granulaires en utilisant la vitesse des ondes de cisaillement (non destructive) nous permet de contourner ce problème étant donné qu’elle nous donne directement la variation d’un paramètre intrinsèque au sol (Vs) à partir duquel il est possible d’effectuer le dimensionnement. La disponibilité d’une technique de mesure de vitesses de cisaillement (P-RAT) sur des échantillons de sols au laboratoire géotechnique de l’UdeS, nous a permis de mettre en œuvre l’application de Vs dans l’estimation de la portance des sols granulaires. Au cours de ce mémoire, une procédure servant à estimer le tassement des fondations superficielles reposant sur des dépôts granulaires est présenté. Les paramètres de cisaillement (Vs, G) d’un sable déterminés à l’aide des essais de caractérisation (P-RAT) ont été utilisés pour construire un modèle numérique de fondation. La consistance des résultats numériques du modèle a été confirmée à travers des essais de chargement de plaque. Ce travail montre donc l’importance des paramètres de cisaillement dans la modélisation d’une application fréquente en géotechnique. Il constitue un départ considérable pour la construction de relations constitutives basées sur le paramètre vitesse de cisaillement.