La thèse concerne l’usinage à 5 axes de formes complexes. Le but est d’estimer le plus précisément possible les efforts induits par la coupe pour ajuster la vitesse d’avance et gagner en performance. Pour cela, il est nécessaire d’estimer les engagements radial et axial de la fraise à chaque instant. Ce calcul est rendu particulièrement complexe à cause de la forme de la pièce, de la forme du brut et de la complexité de la géométrie de l’outil. Les méthodes usuelles par Zbuffer sont particulièrement couteuses en temps de calcul. Dans ces travaux nous proposons une méthode de calcul rapide à partir d’une modélisation du contact dans toutes les situations envisageables. Différentes simulations et expérimentations ont permis de valider la précision expérimentalement. / This study presents a simple method to define the Cutter Workpiece Engagement (CWE) during sculptured surface machining in five-axis milling. The instantaneous CWE was defined by determining two engagement points, lowermost engagement (LE)-point and uppermost engagement (UE)-point. LE-point was calculated using a method called grazing method. Meanwhile the UE-point was calculated using a combination of discretization and analytical method. During rough milling and semi-finish milling, the workpiece surface was represented by vertical vector. The method called Toroidal–boundary was employed to obtain the UE-point when it was located on cutting tool at toroidal side. On the other hand, the method called Cylindrical-boundary was used to calculate the UE-point for flat-end cutter and cylindrical side of toroidal cutter. For a free-form workpiece surface, a hybrid method, which is a combination of analytical method and discrete method, was used. All the CWE models proposed in this study were verified and the results proved that the proposed method were accurate. The efficiency of the proposed model in generating CWE was also compared with Z-mapping method. The result confirmed that the proposed model was more efficient in term of computational time. The CWE model was also applied for supporting the method to predict cutting forces. The test results showed that the predicted cutting force has a good agreement with the cutting force generated from the experimental work.

Aujourd'hui, les méthodes de corrélation d'images sont largement utilisées pour la caractérisation et le suivi temporel des essais mécaniques. Cependant dans le domaine de l'usinage, ces méthodes sont très peu employées pour l'étude en pointe d'outil de la coupe par manque d'accessibilité, de la faible taille de la zone observée et des fortes déformations dans la zone de coupe. Dans cette thèse, nous mettons en application la technique de corrélation d'images pour l'étude et la caractérisation des champs cinématiques induits dans la matière usinée, durant des essais de coupe conduits avec des conditions opératoires représentatives des opérations industrielles. Ces conditions nous ont permis de développer, en premier lieu, des outils expérimentaux et numériques. Puis, les performances du dispositif expérimental ainsi que les incertitudes de corrélation ont été quantifiées. Différentes stratégies d'exploitation des images ainsi que des outils numériques pour la mesure des caractéristiques de la coupe sont proposés. Ensuite, nous avons développé un outil de corrélation d'images intégrée pour la mesure des efforts dynamiques grâce à un modèle analytique. Pour valider l'ensemble des méthodes, des essais de rabotage, d'abord dans un alliage d'aluminium, puis dans un acier 100~CrMo~7 traité thermiquement, ont été conduits. Ils ont permis de quantifier les champs cinématiques ainsi que les caractéristiques de la coupe. Enfin ces outils ont été appliqués pour la prédiction de l'intégrité de surface engendrée par une géométrie 3D d'outil de coupe dans le matériau dur. / Nowadays, digital image correlation (DIC) methods are widely employed to the mechanical testing characterization and their temporal monitoring. However in the machining field, to study the cutting process at the tool edge, these methods are not commonly applied due to the poor accessibility, the size of the observed area and the large strain occurring herein. In this study, the kinematic fields induced in the material by the cutting process are characterized and analyzed at industrial cutting conditions. In order to take and treat the pictures of the cut, experimental and numerical techniques have been first established. Then, the experimental setup performances and the uncertainties of the DIC were quantified. Different images selection strategies for the DIC and numerical post-processing algorithm for measuring the characteristics of the cut were proposed. Furthermore, a DIC integrated approach based on an analytical model was developed to record dynamics cutting forces. Trials in orthogonal configuration were performed and analyzed to validate the developed procedures first in an aluminium alloy, then in a 100~CrMo~7 hardened steel. The kinematics fields and the macroscopic data of the cut were successfully measured thanks to these tools. Finally, they were used for the prediction of the surface integrity induced by a 3D cutting edge in the hard material.

Les techniques de segmentation de graphe sont souvent utilisées en traitement d’images puisque ces dernières peuvent être vues comme des graphes valués. Dans cette thèse, nous montrons des liens existant entre plusieurs paradigmes de segmentation de graphes valués. Nous présentons tout d’abord différentes définitions de ligne de partage des eaux et sélectionnons celle dont le cadre permet la comparaison avec des forêts couvrantes particulières. Nous montrons qu’une telle ligne de partage des eaux relative à des marqueurs arbitraires est équivalente à une coupe induite par une forêt couvrante de chemins de moindre altitude. Ensuite, les coupes induites par des forêts couvrantes de poids minimum sont démontrées comme étant des cas particuliers ayant l’avantage d’éviter certaines segmentations non souhaitées. Enfin, nous montrons qu’une coupe minimale coïncide avec une coupe induite par une forêt couvrante de poids maximum pour certaines fonctions de poids particulières. Dans une seconde partie, nous présentons deux applications utilisant la segmentation de graphe : la renaissance d’images et le mélange de textures pour la reconstruction 3D / Graph segmentation techniques are often used in image processing since an image can be seen as a weighted graph. In this thesis, we show some links existing between several weighted graph segmentation paradigms. We first present different definitions of watersheds and select the one which framework allows comparison with specific spanning forests. We show that such a watershed relative to arbitrary markers is equivalent to a cut induced by a shortest path spanning forest. Then, cuts induced by minimum spanning forests are demonstrated as being particular cases which advantageously avoid some undesirable results. Finally, we show that minimum cuts coincide with cuts induced by maximum spanning forests for some particular weight functions. In a second part, we present two applications using graph segmentation : image renaissance and texture blending for 3D reconstruction

La tomographie SAR exploite plusieurs acquisitions d'une même zone acquises d'un point de vue légerement différent pour reconstruire la densité complexe de réflectivité au sol. Cette technique d'imagerie s'appuyant sur l'émission et la réception d'ondes électromagnétiques cohérentes, les données analysées sont complexes et l'information spatiale manquante (selon la verticale) est codée dans la phase. De nombreuse méthodes ont pu être proposées pour retrouver cette information. L'utilisation des redondances naturelles à certains milieux n'est toutefois généralement pas exploitée pour améliorer l'estimation tomographique. Cette thèse propose d'utiliser l'information structurelle propre aux structures urbaines pour régulariser les densités de réflecteurs obtenues par cette technique. / SAR tomography consists in exploiting multiple images from the same area acquired from a slightly different angle to retrieve the 3-D distribution of the complex reflectivity on the ground. As the transmitted waves are coherent, the desired spatial information (along with the vertical axis) is coded in the phase of the pixels. Many methods have been proposed to retrieve this information in the past years. However, the natural redundancies of the scene are generally not exploited to improve the tomographic estimation step. This Ph.D. presents new approaches to regularize the estimated reflectivity density obtained through SAR tomography by exploiting the urban geometrical structures.

Thèse en cotutelle En vue de l’obtention du Doctorat en Architecture de l’Université de Toulouse Jean Jaurès/ Ecole Nationale Supérieure d’Architecture de Toulouse, Et du Ph.D. Individualisé en Architecture de l’Université de Montréal, Présentée à l’Ecole Doctorale TESC Université de Toulouse Jean Jaurès. Unités de Recherche : LRA – Laboratoire de Recherche en Architecture LEAP – Laboratoire d’Etude de L’Architecture Potentielle / L’état du développement de la théorie sur les modes de représentation ne contient que peu de travaux sur la coupe architecturale, notamment au XXe siècle, époque à laquelle la notion d’espace devient un enjeu architectural propre à la modernité. Cette étude théorique établit les conditions du recours à la coupe dans l’élaboration d’une spatialité qui fournit du sens au projet. Elle propose au préalable sur une investigation des façons de voir un édifice ouvert, de la ruine à l’écorché, permettant d’extraire quelques ressorts disciplinaires de la coupe. L’exploration de sa contribution à « la résolution du projet dans l’espace » qui constitue le cœur de ce travail, est guidée par l’analyse approfondie de la fabrication d’un corpus de coupes d’espaces domestiques emblématiques du XXe siècle. Elle éclaire ainsi, in fine, sur son usage et la connaissance de son statut, au seuil de l’hyper-développement de la modélisation. / Seeing architectural space in section exploration of the section in the conception of modern space. Progress of digital technology allows hyper-developing of representation modes free from instruments which are more and more considered as obsolete to produce new spaces. However, referring to the spread which is given to the section when presenting projects, or in teaching practices, it is often described as a device for stimulating, designing and building. This theorical research observes the use and the status of section at the end of the twentieth century, at the dawning of modelling development. According to Jacques Guillerme and Hélène Vérin , section appears within surveys and studies of antic ruins as a physic reality, the one of a building truncated by its own partial collapse. Many theorists, as Barbara Stafford and Robin Evans , make a connection between section and dissection as opening modes on the inside and by the development of both practices during the Eighteenth century. According to Robin Evans, to reveal the essence of the building is the real function of architectural drawing. The approach is to explore the drawing and the evolution of sections through traces of the designing process, in order to understand how section act as a “générateur” of the project. The research question may be : How, and to which spread, architectural section has a generating dimension of space and it intervene in the elaboration process of modern houses designed after the “Resolving the project in space” ? Based on archives drawings a reference corpus of six modern emblematic houses sections designed between twenties and sixties have been observed in their representation and space. Six other emblematic houses sections conceived from seventies to two thousand ten have been observed through a comparative analysis with the reference corpus. The expected results are to detect the spatial issues raised by the section, to extend its agreed definition as a representation tool to a designing tool and to settle a methodology for analysing cut space.

L’analyse biomécanique peut être utilisée pour comprendre et interpréter l’impact de la mobilité et du climat sur la morphologie squelettique des populations humaines préhistoriques en mesurant les propriétés mécaniques des os longs. Le comportement et le climat font parties de plusieurs facteurs non-génétiques qui peuvent avoir un impact sur l’adaptation fonctionnelle osseuse en influençant les charges mécaniques sur le squelette et déclenchant le processus de modelage osseux. Cette étude se concentre sur les changements au niveau macrostructural des os longs : les propriétés mécaniques sont ainsi calculées sur plusieurs sections en coupe afin de mesurer la robustesse et la géométrie diaphysaire. Mon projet consiste à développer une collection de référence incluant quatre populations holocènes du Nord du Canada dont les Inuit Sadlermiut et trois échantillons d’Euro-Canadiens venant de Notre-Dame, Pointe-aux-Trembles et Sainte-Marie. L’objectif est de contrôler pour différents facteurs environnementaux afin de mieux comprendre l’effet de la mobilité et le climat sur la morphologie squelettique humaine. Les propriétés mécaniques d’os longs incluant l’humérus, le fémur et le tibia sont mesurées par tomodensitométrie quantitative périphérique (pQCT). Ces données sont ensuite incluses dans une méta-analyse dont les données sont tirées de la littérature scientifique, comparant d’autres populations archéologiques qui avaient différents modes de subsistance et habitaient diverses zones climatiques. Les données démontrent que les Inuit Sadlermiut ont des membres supérieurs et inférieurs plus robustes que trois échantillons de populations d’Euro-Canadiens qui ne diffèrent pas l’un de l’autre. La robustesse squelettique chez les Sadlermiut proviendrait de leur haut niveau d’activité physique nécessité par leur mode de vie de chasseur-cueilleur dans un climat rude et froid. De plus, la méta-analyse portant sur la mobilité a déterminé que le type et l’intensité des charges mécaniques habituelles ont une influence importante sur la morphologie des membres supérieurs et inférieurs tandis que celle portant sur le climat démontre qu’une relation est significative avec l’humérus. Ainsi, ce projet atteste que le processus de modelage osseux est multifactoriel et que le degré d’influence des facteurs comportementaux et environnementaux n’est pas uniforme sur le squelette. / Biomechanical analyses have been used to study the impact of mobility and climate on the skeletal morphology of past human populations through the measure of the cross-sectional geometry of long bones. Behavior and climate are one of the many non-genetic factors that can impact bone functional adaptation by influencing mechanical loads on the skeleton and triggering the bone modeling process. The present study focuses on the structural changes occurring at the macrolevel of long bones, more specifically robusticity and shape, by calculating mechanical properties at several cross-sectional locations. This project consists of creating a reference collection using four Holocene populations from northern Canada including Sadlermiut Inuit and three Euro-Canadian samples from Notre-Dame, Pointe-aux-Trembles and Sainte-Marie. The objective is to control for different environmental factors to better understand the impact of mobility and climate on human postcranial morphology. Cross-sectional properties were measured in the humerus, femur and tibia using a portable peripheral quantitative computed tomography (pQCT). These data were then input into a meta-analysis that included data, drawn from the scientific literature, from other archaeological populations with different modes of subsistence and inhabiting various climate types. The results showed that Sadlermiut Inuit had more robust upper and lower limbs than all three samples of Euro-Canadians who did not differ significantly from one another. The high measures of robusticity among Sadlermiut were attributed to the strenuous physical activity demanded by their hunting and gathering mode of subsistence in cold and harsh environmental conditions. Furthermore, the meta-analysis on mobility demonstrated that the type and intensity of habitual mechanical loading on the skeleton has a significant influence on the upper and lower limbs whereas the meta-analysis pertaining to climate only had a significant relationship with the humerus. Essentially, this project highlights the multifactorial nature of the bone modeling process and that the level of influence of behavioral versus climatic factors is not uniform throughout the skeleton.

Considérons un graphe G = (V,E,w) non orienté dont les sommets sont pondérés et un entier k. Le problème à étudier consiste à la construction des algorithmes afin de déterminer le nombre minimum de nœuds qu’il faut enlever au graphe G pour que toutes les composantes connexes restantes contiennent chacune au plus k-sommets. Ce problème nous l’appelons problème de k-Séparateur et on désigne par k-séparateur le sous-ensemble recherché. Il est une généralisation du Vertex Cover qui correspond au cas k = 1 (nombre minimum de sommets intersectant toutes les arêtes du graphe) / Let G be a vertex-weighted undirected graph. We aim to compute a minimum weight subset of vertices whose removal leads to a graph where the size of each connected component is less than or equal to a given positive number k. If k = 1 we get the classical vertex cover problem. Many formulations are proposed for the problem. The linear relaxations of these formulations are theoretically compared. A polyhedral study is proposed (valid inequalities, facets, separation algorithms). It is shown that the problem can be solved in polynomial time for many special cases including the path, the cycle and the tree cases and also for graphs not containing some special induced sub-graphs. Some (k + 1)-approximation algorithms are also exhibited. Most of the algorithms are implemented and compared. The k-separator problem has many applications. If vertex weights are equal to 1, the size of a minimum k-separator can be used to evaluate the robustness of a graph or a network. Another application consists in partitioning a graph/network into different sub-graphs with respect to different criteria. For example, in the context of social networks, many approaches are proposed to detect communities. By solving a minimum k-separator problem, we get different connected components that may represent communities. The k-separator vertices represent persons making connections between communities. The k-separator problem can then be seen as a special partitioning/clustering graph problem

Dans l’industrie manufacturière, la consommation d’énergie électrique est considérée comme l'un des problèmes majeurs qui est malheureusement liée systématiquement à l'émission de gaz contenant du dioxyde de carbone et amenant à l’effet de serre. Des études sur l’estimation de l’énergie électrique consommée par les machines outils sont développées par des chercheurs au cours des dernières décennie pour proposer des modèles d’estimation de cette énergie. Ces modèles sont soit empiriques soit théoriques et se limitent à tenir compte du comportement dynamique du système de coupe lors des opérations d’usinage. La contribution fondamentale de cette thèse de doctorat est la caractérisation du comportement non linéaire des efforts de coupe et du système de guidage lors de l’estimation de l’énergie consommée par une machine outil. La modélisation repose sur la détermination de l’effort de coupe et de l’effort des roulements qui sont variables en fonction du temps et qui sont déduites de l’écriture de l’équation de mouvement du système (broche ou machine-outil)discrétisé en éléments finis en utilisant la méthode de Newark couplée avec l’algorithme de Newton Raphson. Ces efforts de coupe et de roulements sont utilisés pour calculer la puissance puis l’énergie consommée par la table d’avance, la broche et par conséquent la machine outil. Afin de valider notre approche, la puissance et l’énergie obtenues à partir du modèle développé sont comparées avec la puissance et l’énergie obtenues avec un dispositif expérimental. Une étude paramétrique est réalisée pour mettre l’accent sur l’impact de la variation des paramètres de coupe sur la valeur de la puissance et de l’énergie consommées. On introduit par la suite des défauts d’usure et de montage au niveau des roulements et nous présentons leurs impacts sur le comportement énergétique de la machine. Une attention particulière a également été consacrée à développer un modèle d’optimisation des mouvement d’une machine outil globale minimisant à la fois l’énergie consommée, le temps de production, le coût et la rugosité de surface en respectant les consignes technologiques. / In manufacturing, the electrical energy consumption is considered as one of the major problems which are systematically related to the gas emission containing carbon dioxide and leading to the greenhouse effect. Studies based on the estimation of the machine tools energy consumption become the interest of researchers in recent decades.As a result, different models for energy estimating are developed in order to minimize the quantity of consumed energy. These models are either empirical or theoretical and are limited to taking into account the dynamic behavior of the cutting system during machining operations. The fundamental contribution of this doctoral thesis is the characterization of the nonlinear behavior of cutting and rolling forces during estimating the consumed energy by a machine tool. The developed approach is based on the determination of the variable cutting forces and bearings forces which are function of time. These forces are deduced by solving the equation of motion based on finite element method using Newark's method coupled with Newton Raphson's algorithm. These forces are used to calculate the power then the consumed energy by the axis feed, the spindle and therefore the machine tool. In order to validate our approach, the power and energy obtained from the model developed are compared with the power and energy obtained with an experimental device. A parametric study is carried out to focus on the impact of the variation of the cutting parameters on the value of the consumed power and energy. An interest is given for different types of defect (innerring spalling, outer ring spalling, eccentricity and unbalance) in order to study their impact on the spindle consumed power during approach and cutting phases under different rotating conditions. Particular attention has also been devoted to develop a global model for optimizing machine too lmovements that minimizes the consumed energy, the production time, the cost and the surface roughness with respect of the technological constraints.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Comme ailleurs en Amérique du Nord, le Québec a pris le virage de l’aménagement forestier écosystémique, basé sur l’émulation des perturbations naturelles afin de diminuer l’impact de la récolte forestière sur les écosystèmes. En imitant les perturbations naturelles en sévérité, fréquence et répartition spatiale, l’aménagement écosystémique vise à garder l’écosystème forestier à l’intérieur de ses limites de variabilité naturelle. Dans la pessière noire à mousses, la principale perturbation naturelle étant le feu, l’aménagement écosystémique pour cet écosystème implique la réalisation de très grandes coupes de type totale. Toutefois, cette forme particulière d’aménagement écosystémique pourrait rencontrer des défis d’acceptabilité sociale en raison de la taille et du type des coupes en résultant puisque les grandes coupes à blanc sont très mal perçues par la population. Afin d’assurer la réussite de l’aménagement écosystémique pour cet écosystème et de répondre aux exigences de l’aménagement forestier durable, il importe d’en documenter l’acceptabilité sociale et au besoin, de le moduler afin de répondre aux valeurs de la population. Ce projet de recherche investigue la perception de l’aménagement écosystémique de la pessière noire qu’ont les utilisateurs du milieu forestier, les parties prenantes impliquées dans un processus de participation à la planification forestière et de gens non affiliés, de type grand public. Dans un premier temps, pour chacun de ces groupes, l’acceptabilité des paysages résultant de possibles traitements sylvicoles écosystémiques est documentée, sur le plan visuel à l’aide d’un sondage. Il en ressort que certains traitements de rétention variable atténuent efficacement les impacts visuels des agglomérations de coupes dans le moyen plan. Dans un deuxième temps, l’acceptabilité de la stratégie est explorée auprès des parties prenantes au processus de participation via des entretiens individuels. La stratégie s’est révélée assez accepta le, surtout en comparaison des options actuelles, quoique des modulations semblent nécessaires pour les territoires fauniques structurés. Finalement, la perception de la stratégie par des répondants de type grand public est investiguée au moyen de groupes de discussion. Les résultats démontrent que les répondants se sont appropriés les bases de l’aménagement écosystémique et ont identifié des balises afin de construire l’acceptabilité sociale de la stratégie en pessière. / Quebec has recently embarked on the transition toward ecosystem management, which is la type of forest management that is based on the emulation of natural disturbances in order to decrease the impacts of timber harvesting on the ecosystem. By mimicking natural disturbances in severity, frequency and intensity, ecosystem management aims at keeping the ecosystem within the limits of its natural variability. In the black spruce forest, where the main natural disturbance is wildfire, ecosystem management is implemented in the form of extensive harvests in which all mature trees are cut. While this form of management has a strong environmental component, it faces social acceptability challenges given that people generally dislike large-scale clearcutting. Therefore, the long-term success of ecosystem management in the boreal black spruce forest will depend on the degree to which it can respond to and adapt to the population’s values where required. The population maintains a wide range of relationships with this ecosystem and can be divided into three main groups: forest users, stakeholders involved in a participative planning process, and unaffiliated and uninformed members of the general public. This research project investigates the diverse perceptions of ecosystem management held by each of these three groups. Conducted as a survey, the first part of the study examined the visual acceptability of ecosystemic sylvicultural treatments, and found that certain variable retention treatments were considered to be able to mitigate the agglomerations’ visual impacts in the middle ground. Then, the acceptability of ecosystem management strategy, as already implemented as a pilot project, is explored for the stakeholders by means of individual interviews. Here, ecosystem management, as a strategy for the black spruce forest, was well received, especially in comparison to the available alternatives and despite a high demand for adjustments in the case of controlled wildlife territories. Finally, the social perception of the ecosystem management strategy for unaffiliated and uninformed general public type people is explored through focus groups. Results show that participants were able to fully understand the theoretical basis of ecosystem management and to identify milestones enabling to build the strategy’s social acceptability for the black spruce forest.