Diss.--Philosophische Fakultät--Göttingen, 1978. / Bibliogr. p. 4-8.

Mémoire (M.Sc.A.)--Université du Québec à Chicoutimi, 1991. / Document électronique également accessible en format PDF. CaQCU

La fabrication d'outils de coupe rotatifs implique plusieurs défis liés à la maximisation de la résistance à la traction et à la flexion tout en préservant la ténacité. Le produit souhaité est une plaque parfaitement plane avec de faibles contraintes résiduelles et d'excellentes et uniformes propriétés mécaniques planaires. La présente recherche vise à développer une texture et des microstructures pour maximiser la résistance, la ténacité et la dureté tout en minimisant la distorsion du corps des scies circulaires utilisées dans l'industrie de la première transformation du bois. La réalisation des objectifs mentionnés par la production du substrat des scies circulaires par laminage croisé et austempering-revenu a été étudiée. Ce projet de recherche se en deux étapes. La première s'est déroulée à l'échelle du laboratoire a traité de l'effet du laminage croisé et du traitement thermique de trempe sur un type d'acier faiblement allié utilisé dans la fabrication de lames de scies circulaires commerciales. Lors de l'étape suivante, les résultats ont été mis en œuvre à l'échelle réelle pour produire des lames de scie de taille industrielle. Les résultats ont été comparés à des scies du commerce fabriquée par laminage à chaud, trempe et revenu. Des essais de validation ont été effectués sur le produit final pour quantifier l'efficacité de la nouvelle approche. Les résultats ont montré que le laminage croisé induit des grains équiaxes homogènes et une texture {100} <110> intense des fibres α et ε dans les directions RD et TD. La texture fibreuse distincte développée par le laminage croisé a augmenté la résistance du matériau au ramollissement. La microstructure bainitique de la post-déformation austempering-revenu a amélioré simultanément la dureté (9%), la limite d'élasticité (19%), la résistance en traction (%19) et la résistance à la flexion (22%) sans sacrifier la ductilité. Les propriétés ci-dessus étaient identiques le long des directions dans le plan en raison des textures uniformes des fibres α et ε. Le revenu de la bainite près de la gamme de températures de transformation baintique a équilibré le rapport résistance/ductilité et maximisé la planéité du matériau. La fabrication d'outils rotatifs plus minces qui maximisent la récupération de la fibre de bois pendant le processus de coupe est réalisable avec cette nouvelle méthode. / Fabrication of rotary cutting tools involves several challenges related to the maximization of tensile and bending strength with the preservation of toughness. The desired product is a perfectly level plate with low residual stresses and excellent uniform properties in all directions. The present research was planned to develop a texture and microstructures to maximize strength, toughness, and hardness while minimizing distortion of the body of circular saws used in the primary transformation of wood. Achieving the mentioned objectives through the production of the substrate of the circular saws by cross-rolling and austempering-tempering was investigated. This research project consisted of two phases. In the lab-scale stage, the effect of the cross-rolling and austempering heat treatment was studied on a type of low alloy steel used in the fabrication of commercial circular saw blades. In the next step, the results were implemented at the actual scale to produce actual size saw blades. The results were compared to conventional saws made by hot rolling, quenching and tempering. Pilot tests were carried out on the final product to evaluate the efficacy of the new approach. The results showed that cross-rolling induced homogenous equiaxed grains and an intense {100} <110> texture of α and ε fibers along RD and TD directions. The distinct fiber texture developed by cross-rolling increased the material's resistance to softening. The bainitic microstructure of the post-deformation austempering-tempering simultaneously improved hardness (9%), yield stress (19%), ultimate tensile strength (%19), and flexural strength (22%) without sacrificing ductility. The above properties were identical along in-plane directions due to the uniform α and ε fiber textures. Tempering of bainite near the bainitic transformation temperature range adjusted the strength/ductility balance and maximized the levelness of the material. The manufacturing of thinner rotary tools that minimize waste during the cutting process is feasible with this novel method.

La scie circulaire munie de dents en carbure de tungstène cémenté est largement utilisée dans la première transformation du bois. L'usure des dents a un effet négatif sur la qualité de la surface, la précision du sciage, la récupération du bois, le coût de production et la fiabilité du processus des scieries. Dès lors, l'amélioration de la résistance à l'usure de la scie circulaire est d'une grande importance. Le but du présent travail de recherche était de prolonger la durée de vie des scies circulaires utilisées dans la première transformation du bois. L'objectif a été atteint grâce à l'optimisation de la micro-géométrie de leurs arêtes de coupe, jumelée à la technique de dépôt physique en phase vapeur (PVD). Une série d'expériences industrielles et de laboratoire ont été menées. La première partie de cette recherche a montré que la modification de micro-géométrie des arêtes de coupe permettait de diminuer l'usure des scies de 2 à 3 fois par rapport aux scies conventionnelles. Cela s'explique par les changements que la géométrie des arêtes de coupe induit sur les mécanismes d'usure. Ainsi, pendant que les dents de géométrie conventionnelle s'usaient par écaillage, fissuration, abrasion et déformations plastiques, celles modifiées présentaient une diminution significative de l'usure par écaillage et fissuration. De plus, la modification des arêtes de coupe a contribué à réduire les variations de sciage entre et à l'intérieur des planches ainsi que la variation totale de sciage de 36 %, 38 % et 35%, respectivement. La deuxième phase de cette recherche s'est concentrée sur l'effet de la micro-géométrie d'ingénierie variable sur la qualité de surface des planches d'épinette, de pin gris et de sapin baumier (SPF). Une stratégie a été élaborée pour couper le bois sur le banc d'essai où les paramètres de coupe ont été choisis pour être identiques à ceux de la scierie. Des scies à trois niveaux d'usure (après 0, 255 et 900 min de travail dans une scierie) ont scié des équarris dans des conditions de bois gelé et non gelé. La qualité de surface des planches produites sur le banc d'essai a été évaluée à l'aide de paramètres standard de rugosité et d'ondulation. Les résultats de l'analyse de covariance (ANCOVA) ont révélé que les scies modifiées surpassaient considérablement la scie conventionnelle en termes de finition de surface du bois. La dernière partie de ce travail a porté sur la caractérisation de l'efficacité de la modification de la micro-géométrie d'ingénierie variable des arêtes de coupe des scies en combinaison avec l'utilisation de revêtements PVD des dents sur leur résistance à l'usure. Quatre revêtements multicouches ont été déposés sur des substrats WC-Co pour évaluer leurs propriétés tribo-mécaniques. Le CrN/CrCN s'est avéré le meilleur revêtement en termes d'adhérence et de résistance à l'usure. Suite à cela, des essais de caractérisation d'usure de scies ont été effectués dans des conditions de production industrielle avec trois types de scies: 1-revêtue et l'arête de coupe modifiée, 2-non revêtue et l'arête de coupe modifiée, et 3-revêtue et telle que fabriquée (non modifiée). La scie 1 a réduit le taux d'usure de 46 % et 16 % par rapport aux scies 3 et 2, respectivement, lors des premiers 480 min de sciage. Cette réduction a atteint 73 % et 41 %, respectivement, lorsque le sciage s'est poursuivi jusqu'à 960 min. / Circular saws with cemented tungsten carbide teeth are broadly used in primary wood processing. The wear of teeth has an adverse effect on surface quality, sawing accuracy, lumber recovery, production cost, and process reliability of sawmills. Therefore, improving the wear resistance of circular saws is of great importance. The goal of this research was to extend the life of circular saws used in primary wood processing. This was accomplished through optimization of the micro-geometry of cutting edges of saws and the application of coatings via the physical vapor deposition (PVD) technique. A set of industrial and laboratory experiments were conducted. The first part of this research showed that the modification of the micro-geometry of the cutting edges made it possible to reduce the wear of the saws by 2 to 3 times compared to conventional saws. This is explained by the changes that the geometry of the cutting edges induces on the wear mechanisms. Thus, while teeth with conventional geometry wear by chipping, cracking, abrasion and plastic deformation, the modified ones showed a significant reduction in wear by chipping and cracking. In addition, the modification of the cutting edges helped to reduce sawing variations between and within the boards as well as the total sawing variation by 36%, 38% and 35%, respectively. The second phase of this research focuses on the effect of variable engineered micro-geometry on the surface quality of spruce-jack pine-balsam fir (SPF) boards. Therefore, a strategy was devised to cut the wood on a test bench where the cutting parameters were selected to be identical as those of the sawmill. Saws with three levels of wear (after 0, 255, and 900 min of working at a sawmill) processed the cants under frozen and unfrozen wood conditions. The surface quality of boards produced on the test bench was assessed using standard roughness and waviness parameters. The results of the analysis of covariance (ANCOVA) revealed that the saw with a waterfall hone edge profile significantly outperformed the conventional saw in terms of wood surface finish. The final part of this work focused on characterizing the effectiveness of modifying variable engineering micro-geometry of saw cutting edges in combination with the use of PVD coatings of the teeth on their wear resistance. Four multilayer coatings were deposited on WC-Co substrates to evaluate their tribo-mechanical properties. CrN/CrCN proved to be the best coating in terms of adhesion and wear resistance. Following this, the wood processing was conducted under industrial production conditions with three types of saws: 1- coated and the modified cutting edge, 2- uncoated and the modified cutting edge, and 3- coated and as manufactured (unmodified). Saw #1 reduced the wear rate by 46% and 16% compared to saws #3 and #2, respectively, during the first 480 min of sawing. This reduction reached 73% and 41%, respectively, when sawing continued for up to 960 min.

L'objectif de cette thèse est d'identifier et de comprendre les processus liant un ravageur à son habitat afin de limiter la population de ce ravageur. Deux approches peuvent permettre d'étudier l'hétérogénéité spatiale des populations d'une espèce: les statistiques appliquées à des données spatialisées et la modélisation mécaniste. Mon travail de thèse montre l'intérêt de combiner ces deux approches afin de comprendre l'interaction entre traits de vie et dynamique spatiale d'une population. Comprendre les comportements de dispersion nécessite de collecter des données spatiales à l'échelle de l'individu. En combinant une approche statistique par maximum de vraisemblance et un modèle mécaniste sur des données spatialisées que j'ai récoltées sur l'insecte par télémétrie RFID (Radio Frequency IDentification), j'ai montré une forte dépendance du déplacement vis-à-vis des éléments du paysage. Un modèle stochastique individu-centré (COSMOS) a été développé afin de simuler la propagation spatiale et les attaques du charançon en interaction avec les différents éléments du système de culture. Le modèle a été confronté avec succès à des données d'infestation réelles à l'échelle d'une parcelle de bananiers, en comparant les données d'infestation observées aux données simulées. Les propriétés émergentes du modèle ont été explorées en simulant des assemblages spatiaux de bananiers. Par exemple, le modèle a montré que la vitesse de colonisation d'une parcelle est plus importante lorsqu'elle est plantée de manière régulière plutôt qu'en groupes de bananiers. Le modèle a révélé l'importance de la zone de transition entre la bananeraie et la jachère pour l'optimisation du piégeage.

Ce travail expérimental s’intéresse à l’écoulement en aval d’un swirler statique court. L’induction d’un mouvement de swirl est une solution connue pour augmenter le gradient pariétal de vitesse. L’augmentation du frottement pariétal présente un intérêt industriel dans les échangeurs de chaleur pour accroître leurs potentiels de transfert de chaleur et diminuer leurs vitesses d’encrassement. Nous proposons d’approfondir la connaissance des écoulements avec swirl décroissant à faibles nombres de Reynolds pour lesquels l’intérêt énergétique est a priori plus important. Dans un premier temps, le champ d’écoulement est caractérisé à l’aide de méthodes optiques, pour identifier le type de tourbillon caractérisant le swirl. Dans un second temps, la méthode électrochimique est utilisée pour mesurer le frottement pariétal instationnaire. Par analogie, ces mesures permettent d’obtenir une première estimation du transfert de chaleur en écoulement anisotherme. / This experimental work is interested in understanding the flow downstream a short static swirler. Inducing a swirl motion is a known solution to increase the wall velocity gradient. The increase in wall shear stress is useful in industrial heat exchangers in order to enhance their heat transfer capabilities and reduce their fouling rates. We try to go deeper into knowledge of decaying swirl flows, for low Reynolds number for which energy interest is greater a priori. First, we study the flow field with optical methods in order to identify type of vortex characteristics of the swirl. Second, electrochemical method is used to measure the unsteady wall shear stress. By analogy, these measurements give a first estimate of the heat transfer for the case of non-isothermal flows.

Les accélération de faisceaux de forte puissance et le bombardement d'une cible de spallation permettent d'atteindre les flux requis pour application aux réacteurs sous-critiques pilotés par un accélérateur de particules (ADSR).Parmi les methodes d'acceleration, on trouve les accélérateurs circulaires, en particuler les FFAG et les cyclotrons. Le travail de cette these porte sur l'évaluation de ces methodes pour la production de faisceaux de protons de classe multi-mégawatts, y compris la participation à des collaborations d'études internationales de design. Une evaluation de la methode ADSR comme candidat potential pour resoudre le probleme des dechets nucleaires est finalement etablie. / High power proton accelerators allow providing, by spallation reaction, the neutron fluxes necessary in thesynthesis of fissile material, starting from Uranium 238 or Thorium 232. This is the basis of the concept ofsub-critical operation of a reactor, for energy production or nuclear waste transmutation, with the objective ofachieving cleaner, safer and more efficient process than today’s technologies allow.Designing, building and operating a proton accelerator in the 500-1000 MeV energy range, CW regime,MW power class still remains a challenge nowadays. There is a limited number of installations at presentachieving beam characteristics in that class, e.g., PSI in Villigen, 590 MeV CW beam from a cyclotron, SNS inOakland, 1 GeV pulsed beam from a linear accelerator, in addition to projects as the ESS in Europe, a 5 MWbeam from a linear accelerator.Furthermore, coupling an accelerator to a sub-critical nuclear reactor is a challenging proposition: some ofthe key issues/requirements are the design of a spallation target to withstand high power densities as well asensure the safety of the installation.These two domains are the grounds of the PhD work: the focus is on the high power ring methods inthe frame of the KURRI FFAG collaboration in Japan: upgrade of the installation towards high intensityis crucial to demonstrate the high beam power capability of FFAG. Thus, modeling of the beam dynamicsand benchmarking of different codes was undertaken to validate the simulation results. Experimental resultsrevealed some major losses that need to be understood and eventually overcome.By developing analytical models that account for the field defects, one identified major sources of imperfectionin the design of scaling FFAG that explain the important tune variations resulting in the crossing of severalbetatron resonances. A new formula is derived to compute the tunes and properties established that characterizethe effect of the field imperfections on the transverse beam dynamics. The results obtained allow to developa correction scheme to minimize the tune variations of the FFAG. This is the cornerstone of a new fixed tunenon-scaling FFAG that represents a potential candidate for high power applications.As part of the developments towards high power at the KURRI FFAG, beam dynamics studies have toaccount for space charge effects. In that framework, models have been installed in the tracking code ZGOUBIto account for the self-interaction of the particles in the accelerator. Application to the FFAG studies is shown.Finally, one focused on the ADSR concept as a candidate to solve the problem of nuclear waste. In orderto establish the accelerator requirements, one compared the performance of ADSR with other conventionalcritical reactors by means of the levelized cost of energy. A general comparison between the different acceleratortechnologies that can satisfy these requirements is finally presented.In summary, the main drawback of the ADSR technology is the high Levelized Cost Of Energy comparedto other advanced reactor concepts that do not employ an accelerator. Nowadays, this is a show-stopper forany industrial application aiming at producing energy (without dealing with the waste problem). Besides, thereactor is not intrinsically safer than critical reactor concepts, given the complexity of managing the targetinterface between the accelerator and the reactor core.

La société SIAT-BRAUN, premier de sciage résineux de France, présente une problématique industrielle liée à ses outils de coupe. Les scies débitant le bois doivent être les plus fines possibles afin de préserver la matière d'oeuvre, mais aussi très robustes pour supporter les conditions de coupe qui ne cessent de se durcir. La maîtrise de la matière première ainsi que des paramètres de réglage des machines sont des conditions sine-qua-none du bon travail des outils. Ainsi, nous arrivons à des situations limites où les règles actuelles ne répondent pas correctement aux exigences recherchées. Le mémoire comporte une étude technico-économique de la scierie et de son évolution, ainsi que du matériau bois employé. L'explication du fonctionnement de la ligne de sciage de l'entreprise, une des plus modernes, d'Europe, achève cette présentation.L'analyse des connaissances actuelles englobe les différents paramètres et calculs relatifs à l'usinage du bois, ainsi que les divers éléments composant une scie circulaire et ses géométries associées. Les interactions entre tous ces éléments sont aussi présentées. Le métier d'affûteur, personne en charge de la maintenance des outils et garante de leur bon fonctionnement, est présenté ainsi que des améliorations mises en place au niveau de la méthode ainsi que des machines de l'atelier.Pendant cette thèse, de nombreuses améliorations ont été réalisées sur les différents outils de coupe, afin de répondre aux exigences de la production en gardant une fiabilité la plus importante possible. La dernière partie proposera les améliorations restant à valider sur l'adéquation entre les matériaux et la géométrie angulaire des scies circulaires / SIAT-BRAUN is the largest industrial sawmill in France and faces typical industrial challenges with its sawing technologies.Wood saws must be as thin as possible, in order to maximize yield and save raw material and robust enough to endure tougher and tougher sawing conditions. Good raw material control and optimized machine parameterization are critical to ensure good results. The current theoretical background, does not always match these requirements and we are therefore always testing its limits.An economical and technical analysis of the sawmill and its evolution makes up the first part of this thesis. We will be detailing the key operations of one of the most modern sawmill in Europe.Current knowledge analysis must include the various parameters and calculations necessary to machine wood, as well as the different blade components and their geometric specifications. We will discuss the interactions between these elements. The job of the filer (the person in charge of tool maintenance) will also be discussed, as well as several improvements implemented in the workshop.Many improvements have been suggested and implemented while working on this thesis, in order to react to production needs while preserving reliability. In the last section of this thesis we will discuss several improvements that remain to be validated on how to best match appropriate cutting materials and blade geometry

Les canaux semi-circulaires présentent un grand intérêt dans l'évolution. Des travaux récents ont montré que pour certains caractères, le génome humain est plus étroitement lié à celui du bonobo ou du chimpanzé que ces derniers entre eux. Dans ce contexte, il est important de comprendre le degré auquel les différences morphologiques et structurales entre ces trois espèces, reflètent les connaissances phylogéniques actuelles. Cette étude vise à comparer la variabilité anatomique des canaux semi-circulaires à partir de 260 examens tomodensitométriques d'homo sapiens, pan paniscus et pan troglodytes existants. Nous appliquons un modèle mathématique valide avec des examens micro tomodensitométriques et une quantification de l'erreur de mesure. Principalement, nous trouvons que les humains et les bonobos partagent plus de similarités entre eux qu'avec les chimpanzés par rapport a l'orientation tridimensionnelle de leurs canaux semi-circulaires, un résultat qui ne cadre pas avec les connaissances phylogénétiques actuelles. Une première hypothèse consiste en une évolution convergente dans laquelle les bonobos et les humains produisent indépendamment, des phénotypes semblables, peut-être en réponse aux pressions de sélection similaires éventuellement associées à des adaptations posturales. Une deuxième explication possible et plus parcimonieuse, c'est que la morphologie labyrinthique partagée entre le bonobo et l'homme représente la condition ancestrale à partir de laquelle les chimpanzés se sont déviés par la suite. La symétrie remarquable des CSC est le deuxième résultat majeur de cette étude pour ses implications dans la taphonomie. Il a le potentiel pour enquêter sur les fossiles altérés, déduire la probabilité de déformation post-mortem qui peut conduire à des difficultés dans la compréhension de la variation taxonomique, des relations phylogénétiques et de la morphologie fonctionnelle. / For some traits, the human genome is more closely related to either the bonobo or the chimpanzee genome than these are to each other. Therefore, it becomes crucial to understand whether morphological differences between humans, chimpanzees and bonobos reflect the well known phylogeny. Here we investigate intra and extra labyrinthine semicircular canals morphology using 260 computed tomography scans of homo sapiens, pan paniscus and pan troglodytes. We apply a mathematical model validated with micro-computed tomography scans and measurement error quantification. We find striking differences between, on the one hand, humans and bonobos and, on the other hand, chimpanzees concerning the 3D orientation of their semicircular canals. This finding does not fit with the phylogenetic knowledge. The first hypothesis is convergent evolution in which bonobos and humans produce independently similar phenotypes possibly in response to similar selection pressure maybe associated with postural adaptations. A second possible and more parsimonious explanation is that the bonobo-human labyrinthine shared morphology represents the ancestral condition with chimpanzees being subsequently derived. The remarkable symmetry of the SCC is the second major result of this study for its implications in taphonomy. It has the potential to investigate altered fossil, inferring the probability of post-mortem deformation which can lead to difficulties in understanding taxonomic variation, phylogenetic relationships, and functional morphology.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.