The purpose of this study was to quantify the contact forces between the lower and upper hands to the stick shaft during the ice hockey slap and wrist shot. Four cohorts (male/female x high/low calibre; HC, LC) of ice hockey players were tested using three sticks of different shaft bending stiffnesses (77, 87, 102). Forty-one subjects (21 male, 20 female) performed seven slap and seven wrist shots with each of the three stick types. Force at the stick-hand interface was recorded at 1000 Hz using 32 piezoresistive sensors about the shaft at the upper and lower-hand grip locations. The results demonstrated the feasibility for direct measurement of forces at the hand-stick interface while executing shooting tasks in ice hockey. As anticipated, peak forces acquired during both the slap and wrist shot differed by calibre and by gender, with males exhibiting higher forces than females, and HC players demonstrating higher forces than LC players, within each gender; however, stick type was not a significant factor. Notably, each player displayed unique, repeatable "force signatures". In general, for both slap and wrist shots, grip force patterns demonstrated typical bimanual coordination patterns pertinent to understanding the mechanical dynamic control of the stick for effective performance. / Le but de cette étude était d'examiner les forces de contact entre les mains et le baton de hockey pendant l'exécution de lancers frappés et de tirs du poignet. Quatre cohortes (homme/femme x haut / bas calibre; HC, LC) de joueurs de hockey sur glace ont été testés en utilisant trois bâtons de rigidités différentes (77, 87, 102). Quarante et un sujets (21 hommes, 20 femmes) ont effectué sept lancers frappés et sept tirs du poignet avec chacun des trois types de bâton. La force de pression a été enregistrée à 1000 Hz en utilisant 32 capteurs piézorésistifs aux interfaces entre la main et le bâton. Les résultats ont démontré la faisabilité de la mesure directe des forces à l'interface main-bâton lors de l'exécution de tirs au hockey sur glace. Les forces de pointe atteintes au cours de lancers frappés et de tirs du poignet différaient en fonction du calibre et du sexe, les hommes présentant des forces supérieures comparativement aux femmes. De plus, les joueurs de HC ont démontré des forces supérieures par rapport aux joueurs LC. Par contre, le type de bâton ne représentait pas un facteurs significatif pour la production de force qui plus est, chaque joueur a affiché une 'signature' de force reproductible et constante. En général, les modèles de forces pour les lancers frappés et les tirs des poignets ont démontré des pattrons de coordination bimanuelle à la compréhension du contrôle mécanique dynamique du bâton et possiblement a l'évaluation de la performance.

The characteristics of the dynamic flow in single-reed mouthpiece systems, as well as the influence of low Mach number mean flows on parameters associated with the acoustic radiation from wind instruments and generic waveguides are investigated in this thesis. In the first case, a numerical technique based on the lattice Boltzmann method coupled to a finite difference scheme is developed in order to investigate the fluid-structure interaction within the mouthpiece-reed system due to an unsteady low Mach number viscous flow. Results obtained for a stationary simulation with a static reed agree very well with those predicted by the literature based on the quasi-stationary approximation. However, simulations carried out for a dynamic regime with an oscillating reed show that the phenomenon associated with flow detachment and reattachment diverges considerably from the theoretical assumptions. The influence of low Mach number mean flows on the acoustic transmission properties of wind instruments and generic waveguides is also investigated by means of an axisymmetric lattice Boltzmann scheme. The results obtained from an unflanged pipe model agree very well with those provided by the available theories and experimental data. The effect of different horn types attached to the open end of a pipe is also investigated in detail. When compared to an unflanged pipe, horns act to significantly increase the gain of the reflection coefficient magnitude (| R| > 1) in the same critical regions observed in the unflanged pipe. Conversely, horns act to drastically decrease the end correction in the low-frequency limit. The results sug- gest that the magnitude of the reflection coefficient is independent of the horn geometry at low Strouhal numbers, whereas the end correction is highly dependent. When the simulations are conducted with the same parameters found during clarinet playing (catenoidal horn and very low Mach numbers), it is observed that the effect of the mean flow b / Les caractéristiques de l'écoulement dynamique dans les systèmes d'embouchure à anche simple, ainsi que l'influence d' ́ecoulements à faible nombre de Mach sur certains des paramètres li ́es au rayonnement acoustique des instruments à vent et des guides d'ondes en général sont ́etudi ́ees dans cette thèse. Dans le premier cas, une technique numérique, basée sur une méthode de Boltzmann couplée à une méthode de différence finie, est développée afin d' étudier l'interaction fluide-structure dans le systéme bec-anche qui provient d'un ́ecoulement visqueux instable de faible nombre de Mach. Les résultats obtenus, en régime stationnaire avec une anche statique, concident avec ceux prédits par la litterature qui se base sur l'approximation quasi stationnaire. Cependant, les simulations effectuées pour un régime dynamique avec une anche vibrante montrent que les phénomènes associés au détachement et au rattachement de l'écoulement divergent considérablement des prédictions théoriques. L'influence d'un ́ecoulement à faible nombre de Mach sur les propriétés acoustiques des instruments à vent et des guides d'ondes en général est ́egalement ́etudiée à l'aide d'une méthode de Boltzmann sur réseau axisymétrique. Les résultats obtenus à partir d'un modèle de tuyau non- bafflé correspondent très bien à ceux fournis par les théories disponibles et les données expérimentales. L'effet de differents types de pavillon attachés à l'extrémité ouverte d'un tuyau est ́egalement ́etudié en détail. La comparaison de ces résultats avec le tuyau non-bafflé montre que les pavillons ont pour effet d'augmenter significativement le module du coefficient de réflexion pour les mêmes régions critiques (| R| > 1) observées dans le cas du tuyau. A l'inverse, les pavillons diminuent considérablement la correction de longueur dans la limite basse fréquence. Les resultats suggèrent que l'importance du coefficient$

Abstract The purpose of this study was to identify joint angular kinematics that correspond to shooting accuracy in the stationary ice hockey wrist shot. Twenty-four subjects participated in this study, each performing 10 successful shots to four shooting targets. An eight-camera infra-red motion capture system (240 Hz), using passive reflective markers, was used to record motion of the joints, hockey stick, and puck throughout the performance of the wrist shot. A multiple regression analysis was carried out to examine whole-body kinematic variables with accuracy scores as the dependent variable. Results indicate that no one body region predominated as a predictor of accuracy across all four shooting targets since the wrist shot's general movement pattern required that one or more of the body's joints modulate its movement amplitude, rate and timing to achieve an accurate outcome. Significant accuracy predictors were identified in the lower limbs, torso and upper limbs. An accurate outcome was associated with the following characteristics: The lower body seemed to provide a stable base for support, but also contributed to initiation of movement in the form of weight transfer towards the intended target. We propose that the trail leg seemed to offset rotational motion that could potentially upset the stability of the system if not properly managed. Additionally, angular kinematics at the pelvis, spine and thorax appeared to orient the trunk such that the upper limbs can optimally function to achieve an accurate outcome, and also undoubtedly contributed to force production. And finally, accuracy was associated with more dynamic use of the lead arm specifically at the wrist and shoulder. / AbrégéL'objectif premier de cette étude était d'identifier les mouvements caractéristiques du corps des joueurs de hockey correspondant à la précision de tirs du poignet stationnaire à travers différents niveaux d'habiletés. Un total de vingt-quatre sujets ont fait partie de l'échantillon. Chacun d'eux ont dû réussir correctement dix lancers dans chacune des quatre différentes cibles. La performance des sujets a été évaluée en mesurant la cinématique du corps, du bâton et de la rondelle à l'aide de marqueur réfléchissants qui ont été filmé à l'aide d'un système d'analyse du mouvement composé de huit caméra infrarouge (Vicon®), le tout étant enregistré à 240 Hz. Avec le niveau de précision comme variable dépendante, une analyse de régression multiple a été effectuée avec les variables cinématiques de toutes les articulations. Les résultats ont démontrés qu'il n'y a pas de prédicteurs universels à travers les différentes cibles considérant qu'une ou plusieurs articulations peuvent ajuster leurs vitesses, amplitudes et séquences pour effectuer un lancer précis. Des prédicteurs important ont été identifiés dans les membres inférieurs, le tronc ainsi que dans les membres supérieur. Les membres inférieurs semblent permettent une base de support stable ainsi qu'un transfert de poids efficace en direction de la cible visée. De plus, la jambe arrière permettrait de contrer le momentum angulaire qui pourrait débalancé le système en équilibre. Le déplacement angulaire du tronc (pelvis, thorax et colonne lombaire) permet d'orienter de façon à ce que les membres supérieurs puissent bouger de façon optimale en plus de contribuer à la production de force transmisse à la rondelle. Pour terminer, la précision semble être associée à un contrôle plus dynamique du poignet et de l'épaule du membre supérieur contrôlant le haut du bâton.

The ground (ice) reaction force and the plantar foot pressure variables were measured during an explosive transitional maneuver, stop and go, skating task on ice using: 1) regular hockey skate and 2) a modified skate with an altered tendon guard and eyelet configuration which allows for increased dorsiflexion and plantarflexion. The objective of this study was to describe the differences in skating mechanics and kinetics between high and low caliber skaters and between the two different skate models during the specific explosive transitional, stop and go, skating task. Both the left and right skates were instrumented with a calibrated strain gauge force transducer system to measure the ground (ice) reaction force and with an insole system used to measure the plantar foot pressure variables during the stop and go skating task. Similar CoP and vertical force results were observed between the two skate models; however, high caliber skaters showed a reduction of 10.7 (inside skate) and 15.2 (outside skate) mm in total antero-posterior CoP excursion during the stop phase (p<0.05). In conclusion, specific postural control patterns were observed between high and low caliber skaters. However, a full body kinematic study might be needed in order to study the exact biomechanical changes. / Les variables de la force de réaction du sol (glace) et de la pression plantaire du pied ont été mesurées pendant une manœuvre de transition explosive, "stop and go", de patinage sur glace. 1) à l'aide de patins de hockey standard et 2) des patins de hockey modifiés avec un protecteur du tendon d'Achille plus flexible et une configuration différente des œillet pour lacets permettant une plus grande flexion dorsale et plantaire de la cheville. Le but de cette étude était d'illustrer les différences de la mécanique du patinage et la cinétique entre les patineurs de haut et bas calibre et entre les deux modèles de patins pendant la tâche de patinage spécifique du "stop and go". Tant les patins de gauches et de droites ont été instrumentés avec un système d'estimation de la force calibré et avec un système de capteurs de pression en dessous de la semelle pour mesurer les variables de la pression plantaire du pied pendant la tâche de patinage du "stop and go". Les deux modèles de patin ont démontré des résultats similaires quant aux variables du Centre de Pression (CdP) et de la force verticale. Toutefois, les patineurs de haut calibre ont démontré une réduction de 10,7 (patin intérieur) et 15.2 (patin extérieur) mm concernant le déplacement total du CdP antéro-postérieur pendant la phase d'arrêt (p <0,05). En conclusion, des modèles spécifiques du contrôle postural ont été observées entre les patineurs de haut et de bas niveau. Néanmoins, une étude cinématique exhaustive du corps humain serait manifestement nécessaire afin d'étudier les changements biomécaniques exacts.

While great efforts have been made in the electrical utility industry to engineer various stranded conductors with enhanced strength and vibrational characteristics, research devoted to understanding the complex mechanical behavior of complete conductors has been scarce, especially from a computational mechanics perspective. In the meanwhile, the long-lasting problem of conductor fretting fatigue becomes increasingly critical for overhead line design and maintenance, especially with the world-wide aging of electrical transmission grids. Aging of conductors contributes to significant degradation of their local fatigue strength, leading to drastic reduction of their service life. However, the complex mechanical response of stranded conductors cannot be well predicted by either experimental testing or simplified theoretical models, owing to the physical complexity introduced by their multi-layer stranded geometry, nonlinear material properties, substantial frictions among the wires and between the wires and hardware clamping systems, as well as the comprehensive contact interactions amongst their components. Simplified beam models and coarse 3-D models of earlier computational studies also fail to calculate the accurate stress variations inside a conductor strand and capture the stress gradients near the contact interfaces. Moreover, the estimations of fretting fatigue life are very dependent on the high accuracy of the stress predictions in the conductor wires. Therefore, reliable high-fidelity computational models have been long expected for a better understanding of the contact damage of transmission line conductors under both design and fretting fatigue conditions. The main objective of this thesis is to study the complex stress states and relevant influencing factors of stranded electrical conductors, using finite element analysis approaches. The research was carried out in three stages. First of all, a study focused on the finite element (FE) modeling of an optical ground wire (OPGW) cable strand for its detailed stress analysis. A refined 3-D FE model including all essential nonlinear characteristics was successfully constructed. As a result, a high-fidelity physics-based macroscopic modeling methodology was developed for detailed and accurate computational stress analysis of stranded conductors. A 795 kcmil Drake ACSR conductor was then selected as a benchmark conductor to investigate the tensile strength and critical stress states of a complete conductor under extreme design conditions. Furthermore, a sensitivity study explored the relative importance of friction effects among conductor wires on the mechanical response.A large scale 3-D FE stress analysis model with comprehensive nonlinearities was developed and implemented to simulate an actual ACSR fretting fatigue test. The computational results showed good agreement with some experimental measurements and field observations reported in the open literature. Based on the accurate stress analysis, a practical multi-axial fatigue lifing methodology was developed to estimate local fretting fatigue strength of electrical conductors. Subsequently, a parametric study was performed to examine the influence of fretting amplitudes on the mechanical response of the conductor-clamp system.In conclusion, this research shows the reliability and significance of using reliable FE modeling in predicting the complex response of stranded conductors, which has contributed to fill some of the current knowledge gaps. Furthermore, the computational modeling and lifing approaches developed in this thesis provide a different perspective from existing practices and may become a starting block of further exploration of the mechanisms of conductor fretting fatigue and future development of improved fatigue lifing methods for the increasingly aging overhead transmission line conductors. / Malgré les efforts déployés par l'industrie des lignes de transport d'électricité pour la conception de conducteurs toronnés de haute résistance mécanique, la recherche dédiée à la compréhension physique du comportement mécanique des conducteurs s'est faite plus rare, surtout du point de vue de la mécanique computationnelle. Le problème du vieillissement des conducteurs de lignes aériennes à haute tension, en particulier celui de l'usure en fatigue des brins et torons, n'est toujours pas complètement compris ni donc résolu. Le vieillissement des conducteurs se manifeste par une dégradation importante de leur résistance locale à l'usure en fatigue, réduisant par le fait même leur vie utile et la robustesse mécanique de l'ensemble de la ligne. Il faut reconnaître que les études expérimentales et les modèles théoriques simplifiés ne peuvent pas prédire le comportement mécanique détaillé des conducteurs toronnés à cause de la complexité physique de ces câbles: torons et brins multicouches, matériaux inélastiques non-linéaires, effets des frictions substantielles entre les brins, torons et les surfaces des accessoires d'attache, ainsi que les interactions de contact entre ces éléments.Les travaux rapportés dans la thèse procèdent en trois étapes principales, décrites ci-après. La première partie consiste à préparer un modèle de section de câble de garde à fibre optique (CGFO) de construction complexe et d'en faire l'analyse détaillée sous déplacement axial contrôlé. Cette étape a servi à établir les bases de la méthodologie proposée, lesquelles sont discutées de manière exhaustive. La deuxième partie de la recherche porte sur la modélisation raffinée du conducteur de ligne ACSR 795 kcmil qui porte le nom de code « Drake », sélectionné comme cas de référence pour étudier la résistance en traction et les états de contraintes complexes du conducteur sous des conditions de conception extrêmes de conception. sensibilité a également exploré l'importance relative des effets frictionnels entre les brins du câble sur les contraintes calculées par le modèle. Finalement, un modèle détaillé 3-D est créé pour simuler les conditions précises d'un essai typique de fatigue en flexion pour le conducteur « Drake » jumelé à une pince de suspension. Le modèle retient toutes les non-linéarités du problème d'un point de vue mécanique. l'auteur suggère une méthode pratique pour évaluer la résistance locale en fatigue multiaxiale des conducteurs du type ACSR au droit des points de contact des pinces de suspension. Cette méthode est relativement simple d'application (une fois les analyses de contraintes disponibles) et donne des résultats en accord avec les valeurs recommandées par les manufacturiers pour le câble « Drake ». Par la suite, une étude paramétrique est faite pour vérifier l'influence de l'amplitude des mouvements de glissement sur les états de contraintes déterminés dans le conducteur dans la région de contact avec la pince sous l'effet d'un cycle complet de chargement flexionnel. En conclusion, cette recherche démontre la faisabilité et la pertinence de l'usage des méthodes computationnelles avancées pour l'analyse des contraintes d'un problème complexe comme celui des conducteurs toronnés multicouches. La méthodologie de construction des modèles est une contribution scientifique importante qui permet d'améliorer notre compréhension du comportement mécanique des conducteurs sous charges extrêmes ou dans des conditions de fatigue flexionnelle. La méthode proposée pour l'estimation de la résistance à l'usure en fatigue est également utile pour l'industrie des lignes de transport et pour les manufacturiers de câbles et il est envisageable que cette recherche servira de tremplins à plusieurs autres études computationnelles pertinentes sur les conducteurs de lignes afin d'améliorer leur fiabilité et leur robustesse mécanique.

Ice hockey is a popular winter sport that involves many skating skills improved by coaching instruction and numerous hours of practice. Once the basic mechanics of skating have been honed, the open game context requires rapid skating transitions between skating skills so as to effectively navigate about the ice surface to evade opponents and move in strategic tandem with teammates. Consequently, a player's performance relates in large part to effective change of direction maneuvers. The purpose of this study was to observe the kinetics of change of direction maneuvers in hockey players while wearing one of two skate models: a conventional skate and a skate with enhanced ankle mobility. Eight subjects with competitive ice hockey playing experience performed 90º change of direction tasks both to their left and then right sides for both skate models. Kinetic data were collected using a portable acquisition device connected to force strain gauge transducers on the blade holder. During a change of direction maneuver, a significant difference in the force applied by the inside and outside skates was noted (p < 0.05). No significant differences were observed as a main effect for skate model and turn direction. Significant differences were noted when leg side (inside/outside) was compared with skate model or turn direction (p< 0.05). This can provide insight to ice hockey coaches for training and skill development purposes but also to ice hockey skate manufacturers for future directions related to injury prevention and skating performance. / Étant un sport d'hiver populaire, l'hockey sur glace englobe plusieurs tâches de patinage qui sont améliorées par l'enseignement des entraîneurs accompagné de plusieurs heures de pratique. Une fois que les bases du patinage sont maîtrisées, le contexte du jeu ouvert requière des habilitées de transition rapide à travers les aptitudes de patinage pour naviguer effectivement sur la surface glacée afin d'évader les adversaires et se déplacer de manière stratégique avec les coéquipiers. Par conséquence, la performance d'un joueur est largement reliée aux mouvements de changement de direction. L'objectif de cette étude est d'observer la kinétique des mouvements de changement de direction de joueurs d'hockey en portant soit un patin conventionnel ou un patin avec une plus grande mobilité à la cheville. Huit sujets avec de l'expérience compétitive d'hockey on performés des mouvements de changement de direction de 90º à gauche et a droite pour les deux type de patins utilises. Des données kinétiques on été collectées en utilisant un système portable d'acquisition de données connecté à des jauges de déformation situés entre la lame et la botte du patin. Durant un mouvement de changement de direction, une différence significative a été observée au niveau de la distribution du poids entre la jambe extérieure et intérieure (p > 0.05). Aucune différence significative n'a été notée pour les deux modèles de patin ou par rapport à la direction du virage. Des différences significatives ont été observées lorsque la jambe intérieure ou extérieure a été comparée avec le type de patin utilisé ou la direction du virage (p > 0.05). Ceci nous donne de l'information par rapport aux stratégies d'entrainement des joueurs d'hockey ainsi que pour la fabrication de futurs modèles de patin pour la performance et la prévention aux blessures.

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