Resin transfer molding (RTM) has great potential to become an efficient and economical process for fabricating large and complicated automotive composite structures. Low capital investment, excellent mechanical properties, closed mold processing, low pressure equipment, short cycle times and process versatility in component integration and assembly, make RTM very attractive for high volume automotive applications. However, a high class surface finish, required for exterior car body panels, is difficult to achieve with RTM. There are several material and process parameters that severely affect the surface quality of RTM molded components. One of the major contributing factors is the shrinkage related to the curing of thermoset resins. A volumetric shrinkage of 7-10% is common for polyester resins, which breaks the material's contact with the tool, resulting in poor surface finish. Low profile additives (LPA) are added to the polyester resin for shrinkage compensation; however the effects of LPA content on thermal, rheological and morphological properties of polyester resins, as well as surface finish aspects of resulting composites, are not well understood. / In this research, the influence of material and processing parameters on the surface finish is characterized through experimental design techniques. Analytical, experimental and numerical methods are employed to optimize processing conditions for class A finish quality and shorter cycle times. Specifically, the effects of LPA content on cure kinetics, cure shrinkage and morphological changes are investigated through differential scanning calorimetry (DSC), rheological and optical microscopic techniques. Models are developed to predict cure shrinkage, LPA expansion, cure kinetics and viscosity variations of the resin. These models are then incorporated in commercial software to predict resin flow, degree-of-cure evolution and pressure variations during cure. Analytical and numerical simulation results are then validated with the experimental data. Processing windows defined for different process parameters based on analytical and numerical analyses are further used in the test matrices designed through the Taguchi method. Analysis of variance (ANOVA) and multiple regression analyses are carried out on the surface roughness of test samples molded under varying conditions. The relative influence of the most significant parameters is characterized and empirical models are developed to predict surface roughness. The effect of post-cure shrinkage on the surface roughness of the test samples is also investigated. Levels of the most significant process parameters are then set for a high class surface finish, minimum cost and short cycle times. / The results show that the LPA content had no significant effect on the cure kinetics; however cure shrinkage decreased non-linearly with increasing LPA content. LPA content at 10% was found to be the minimum amount for shrinkage compensation. LPA content (≥10%) resulted in pressure increase and morphological changes during RTM manufacturing. A cure gradient was observed for low pressure injections which had a significant effect on the resin pressure and roughness. LPA was found to be the most influential parameter affecting surface finish. A minimum of 10% LPA was required for class A surface finish. Higher injection pressures and filler content improved surface quality, whereas styrene content, cure rate and temperature gradient had no effect on the surface roughness in the range tested. A direct relationship was observed between LPA content, final cure shrinkage, resin pressure and surface finish.

This thesis deals with the nonlinear dynamics of a vertical slender flexible cylinder supported at both ends and subjected to axial flow. The goal is to study the dynamical behaviour of this system from a nonlinear point of view, both theoretically and experimentally. / A weakly nonlinear model is derived assuming that the cylinder centreline is extensible. Nonlinear Euler-Bernoulli beam theory is used for the structure and, the fluid forces acting on the cylinder are assumed to be inviscid, frictional and hydrostatic ones. The derivation of the equations of motion is carried out in a Lagrangian framework, and the resultant equations are correct to third order of magnitude. These nonlinear partial differential equations are then recast in nondimensional form and discretized by using Galerkin's technique, giving a set of nonlinear second-order ordinary differential equations. / Houbolt's finite difference method and AUTO are used as two numerical methods to solve the resulting set of ordinary differential equations. The centre manifold reduction method is also used as an analytical method to study the behaviour of the system in the vicinity of the pitchfork bifurcation point. / The results for a cylinder with various boundary conditions are presented in the form of bifurcation diagrams with flow velocity as the independent variable, supported by time histories, phase-plane plots, PSD plots and Poincare maps. The influence of different parameters on the behaviour of the system is also investigated. / Three series of experiments were conducted on vertical clamped-clamped cylinders. In the first series of experiments, the downstream end of the clamped-clamped cylinder was free to slide axially, while in the second series of experiments, the downstream end was fixed. The influence of externally applied axial compression has also been studied in the second series of experiments. In the third series of experiments, a more flexible cylinder was used, and the effect of externally applied axial compression on the dynamic instability of the cylinder was also studied.

The present thesis reports an investigation of the effects of an axial electric field (200V/cm – 8000V/cm) on the propagation of detonation waves in mixtures of 2CO+O₂ and C₂H₂+O₂+85%Ar. High speed streak camera together with photodiodes was used for detonation velocity and position measurements. Additionally, the voltage across the axial electrodes and the current in the field circuit were also monitored as the detonation traversed the electric field region. The experimental results show that the charged particles within the detonation reaction zone are attracted to the surface of the electrode creating a sheath at the boundary of the electrode that shields the bulk of the detonation plasma from further influence of the DC electric field of the electrode. The present results also show that the neither the detonation structure nor its velocity are influenced bythe presence of the sheath and the resulting current to the electrode. It is also found that the conducting gas behind the detonation wave carries the voltage across the test section to the second (ground) electrode. In an axial electrode configuration the detonation wave essentially reduces the gap between the two electrodes progressively as it propagates in the test section. The increase of the electric field ahead of the detonation may result in a breakdown of the unburned mixture ahead of the detonation and the development of a discharge. For a sufficiently high electric field an arc discharge occurs ahead of the detonation igniting the unburnt mixture upstream of the detonation. The lack of fresh mixture ahead of the detonation results in failure of the detonation, but subsequent reinitiation of the detonation may occur. The present study also indicates that contrary to the previous observations by Bone et el, no significant effect of the applied electric field on the detonation is observed except for cases where breakdown of the unburned mixture ahead of the detonation occurs. / Cette étude décrit une analyse expérimentale dans le but de déterminer les effets que produit un champ électrique axiale ( 200 V/cm – 8000 V/cm) sur la propagation d'une vague de détonation gazeuse dans les mélanges stoechiométriques de 2CO + O₂ et C₂H₂ + O₂, dilué avec 85% d'argon. Des photographies de haute vitesse ainsi que des photodiodes ont été utilisées pour obtenir des mesures de la vitesse et de la position de la détonation. De plus, des mesures du voltage entre les électrodes positionnées axialement ainsi que du courant passant par le circuit du champs électrique ont été enregistrées durant la traversée de la détonation dans la zone du champs électrique. Les résultats expérimentaux montrent que les particules chargées dans la zone de réaction de la détonation sont attirées vers la surface de l'électrode. Ce phénomène crée une couche de protection à la frontière de l'électrode qui rends ainsi le coeur du plasma de détonation impérméable à l'influence du champs electrique DC provenant de celle-ci. Ces résultats permettent aussi de démontrer que ni la structure de la détonation ni sa vitesse ne sont influencées par la présence de cette couche de protection ainsi que par le courant généré par le mouvement des ions. Il se dégage de ces expériences que le gas conducteur derrière l'onde de chocde la détonation conduit le voltage le long de la section de test jusqu'à la seconde électrode ( terre). Dans ce type de configuration, l'onde de choc en se propageant dans la section de test réduit la distance inter-électrode progressivement. L'augmentation du champs électrique devant la détonationpeut être interprété par la rupture diélectrique du mélange non brûlés devant la détonation, ce qui entraine le développement d'une décharge électrique. Pour un champ électrique assez fort, un arc électrique peut allumer le mélange non brûlé en amont de la détonation. Le manque de mélange frais (non-brûlé) devant la détonation entraine l'échec de celle-ci, mais un réallumage peut se produire ultérieurement. L'étude démontre ainsi que contrairement à l'observation précédente faites par Bone & al, le champs electrique appliqué n'a que peu d'effet sur la détonation sauf lorsque les gazs frais rompent diélectriquement en amont de l'onde de détonation.

In this study, the near-limit propagation of detonations in annular channelsis investigated. Stoichiometric mixtures of methane-oxygen, acetylene-nitrousoxide diluted with 50% argon and acetylene-oxygen diluted with 70% argon areused in the experiments. Detonation velocity as well as smoked foil records ofnear-limit detonations are obtained. It is found that by normalizing the channellength scale by the ZND reaction length, ( i.e. L/ΔZND, where L is the channelgap) the velocity variations for different channels coalesces to a single curve.Thus the detonation velocity in annular channels depends on the relative rolebetween the geometry and the chemical sensitivity of the mixture. Detonationvelocities of the order of half Chapman-Jouguet (CJ) values were observed nearthe limit which tend to suggest instabilities provide the mechanism to maintainthe propagation at such low velocities. The results obtained were compared toFay's velocity deficit model. Qualitative agreement was obtained for acetyleneoxygendiluted with 70% argon mixtures, but fails to predict in methane-oxygenmixtures. Smoked foil records indicate the detonation structure is irreproduciblenear the limit. Particularly in thin channels, the detonation structure is significantlyaffected by the boundary layer. / Dans cette recherche, la propagation des détonations près de la limite dedétonation est étudiée dans des tubes annulaires. Les mélangesstoechiométriques de méthane et d'oxygène, d'acétylène et d'oxide nitreux diluésavec 50% d'argon, ainsi que d'acétylène et d'oxygène dilués avec 70% d'argonsont utilisés dans les expériences. Des mesures de célérité de la détonationainsi que des tracés des ondes de pression transverses sur feuille de suie ontété obtenus près de la limite de détonation. En normalisant l'espace annulairepar rapport à la longueur de la zone de réaction ZND ( i.e. L/ΔZND, où L estl'espace annulaire), les variations de célérité des détonations pour les différentsespaces annulaires se combinent pour former une seule courbe. Des célérités dedétonation d'environ la moitié de la valeur Chapman-Jouguet (CJ) ont étéobservées près de la limite ce qui suggère que les instabilités fournissent lemécanisme nécessaire pour entretenir la propagation malgré le déficit decélérité. Les résultats sont comparés au modèle de perte de célérité de Fay. Unaccord qualitatif est obtenu pour le mélange d'acétylène et d'oxygène dilué avec70% d'argon, mais le modèle ne parvient pas à prédire le déficit de célérité pourle mélange de méthane et d'oxygène. Les tracés sur feuille de suie indiquent quela structure de la détonation n'est pas reproductible près de la limite.Particulièrement pour les espaces annulaires minces, la structure de ladétonation est fortement affectée par la couche limite.

Most of the current optimization techniques for the design of light-weight structures are unable to generate structural alternatives at the concept stage of design. This research tackles the challenge of developing methods for the early stage of design involving structures made up of conventional materials and composite laminates. For conventional materials, the recently introduced shape transformer approach is used. This work extends the method to deal with the case of torsional stiffness design, and generalizes it to single and multi-criteria selection of lightweight shafts subjected to a combination of bending, shear, and torsional load. The prominent feature of the work is the useful integration of shape and material to model and visualize multi-objective selection problems. The scheme is centered on concept selection in structural design, and hinges on measures that govern the shape properties of a cross-section regardless of its size. These measures, referred to as shape transformers, can classify shapes in a way similar to material classification. The procedure is demonstrated by considering torsional stiffness as a constraint. Performance charts are developed for both single and multi-criteria cases to let the reader visualize in a glance the whole range of cross-sectional shapes for each material. Each design chart is explained with a brief example. The above mentioned approach is also extended to incorporate orthotropic composite laminates. Design charts are obtained for the selection of five generic design variables: shape, size, material, layup, and number of plies. These charts also aid in comparing the performances of two commonly used laminates in bending and torsion - angle plies and cross plies. For a generic composite laminate, due to the number of variables involved, these kinds of design charts are very difficult. However, other tactics like using an analytical model for function evaluation can be used at conceptual stage of design. This is demonstrated with the example of a helicopter wing spar made up of composite laminates. The objective is to select the optimum shape and layup which perform best with respect to three conflicting criteria: mass, torsional-bending coupling, and location of mass center and aerodynamic center. The formulation is based on Kollar's methodology. The three-dimensional Pareto front obtained is mapped on to two dimensions for better visualization using contour representation. / La plupart des méthodes d'optimisation qui existe actuellement pour la fabrication des structures légères sont incapables de générer des structures alternatives au début de la conception. Cette étude cherche à démontrer les difficultés qui existent au début de la conception et propose des solutions en se servant des matériaux conventionnels et des composites laminés.Pour des matériaux conventionnels, la nouvelle méthode de « shape transformers » a été utilisée. Dans cette étude, la méthode traditionnelle a été modifiée et inclus un modèle de rigidité pour la torsion et ainsi généralise cette méthode afin qu'on puisse l'utiliser pour la sélection (simple ou multiples) des arbres légères soumis a une combinaison des forces de flexion, de cisaillement et de torsion. L'aspect important de ce projet démontre l'intégration de la forme ainsi que le matériel sur le modèle afin qu'on puisse visualiser la sélection des problèmes a objectif multiples. Le projet se centralise sur un concept qui facilite la sélection des structures de fabrication, et dépend sur des mesures qui contrôlent les propriétés de la forme de la section quelle que soit la dimension. Cette mesure plus connu comme la méthode de « shape transformers » peut servir a classer la forme comparable au classement des matériaux. Cette méthode est démontrée en incluant la rigidité pour la torsion comme une restriction. Des tableaux qui comprennent la performance pour le cas simple ou multiples sont présentés afin qu'on puisse visualiser un rayon de section pour chaque matériel. Chaque tableau est expliqué par un bref exemple.La méthode susmentionnée à aussi été prolongé pour inclure des composites laminés orthotropes. Des tableaux de conception à été conçu afin de pouvoir sélectionner parmi les cinq paramètres : la forme, la dimension, le matériel, le « layup » et le nombre de nappes. Ces tableaux peut aussi servir à comparer la performance de deux laminés commun en flexion ou en torsion notamment le « angle-plies » et le « cross-plies ». Pour des composites laminés génériques, il est difficile de concevoir ce genre de tableau à cause des nombres de paramètres qui existent. Mais il existe d'autres méthodes analytiques qu'on peut utiliser au début de la conception. Ceci est démontré par l'exemple d'un longeron d'aile pour un hélicoptère fait avec des composites laminés. Le but est de pouvoir sélectionner la forme et le « layup » optimale avec la performance maximale à l'égard de trois critères contradictoires notamment : la masse, l'accouplement des forces de flexion et de torsion, l'emplacement de la masse et l'emplacement du centre aérodynamique. La formulation est basée sur la méthode de Kollar. Le front Pareto en trois dimensions est ainsi projeté sur deux dimensions pour une visualisation plus facile en se servant d'une représentation contour.

Detonation waves in gaseous reactive mixtures have been known to exhibit multidimensional structure since the 1950's. The interaction of shocks and presence of unsteady triple shock interactions in the detonation structure give rise to the detonation cell, the size of which is determined by the reactive mixture and initial conditions. Detonable gaseous mixtures have been classified as regular or irregular, depending on their behavior in particular experimental conditions. The main combustion mechanisms in the structure of irregular mixtures have not yet been positively identified. The structure of detonation waves in an irregular mixture of stoichiometric methane and oxygen is observed using non-intrusive visual diagnostics. Framing schlieren, streak schlieren and framing self-luminous imaging were used, yielding, respectively, an instantaneous measure of the density gradient, a time evolution of the density gradients and a record of the regions of high luminosity. Regions of high luminosity correspond qualitatively to regions of high chemical reaction. Pockets of high density gas were observed behind the lead shock surface. Light emission was observed, using framing self-luminous imaging, at the edges of these pockets indicating the pockets burned primarily at the edges. The amount of mass burned in one such pocket was found to be 40% of the total mass burned in one cell cycle. The induction time of a particle undergoing shock compression was calculated. The cases of constant properties behind the shock and of a decaying blast followed by expansion waves were considered as characteristic induction times of shock-induced combustion. Both measures of induction time were found to be longer than the typical time scale of a particle burning in one of the observed pockets. Furthermore, the coincidence of light emission with the edges of the pocket of unburned gas and the long time scales involved indicate the burning mechanism of this unburned pocket to be turbulent diffusion rather than shock compression.

Wheeled mobile robots moving on uneven terrain are attracting interest at an impressive pace. In the work reported here two distinct architectures of two-wheeled mobile robots are proposed. / The first architecture, corresponding to the case where the two wheels linked by a frame lie in a vertical plane, constitutes the material of our earlier research and is laid out in the appendix. The system being unilaterally constrained by the environment, slipping or losing contact with the ground can occasionally occur. Therefore, nine distinct topologies are identified and accounted for in the model describing all the possible motion modes of the system. The mathematical model is formulated using the Natural Orthogonal Complement (NOC) and takes into account the terrain geometry. Additionally, the model includes necessary conditions for the switching between the distinct topologies. / The second architecture pertains to an Anti-Tilting Outdoor Mobile robot, ATOM, composed of two spherical wheels and a cylindrical central body. The spherical shape of the wheels allows the robot to restore its posture after flipping over, thus giving it the anti-tilting property. Moreover, this particular shape ensures pure-rolling motion on uneven terrain without resorting to any adaptive structure; i.e., without increasing the complexity of the system. Here, also, the mathematical model is developed using the NOC, while taking into account the terrain geometry. Moreover, constraints on the terrain curvatures are derived in order to ensure pure rolling. Although the design of ATOM is simple, this brings about new challenges in terms of control. According to its structure, ATOM pertains to the class of Mobile Wheeled Pendulums (MWP). A feature common to MWPs, that is not encountered in other wheeled robots, is that their central body, which constitutes the platform of the robot, can rotate about the wheel axis. Therefore, aside the nonholonomy aspects encountered in conventional wheeled robots; the central body stabilization problem is pointed out here and rigorously treated in order to avoid unstable zero-dynamics. For that, an intrinsic dynamcal property, referred to as the natural behaviour of the system, is brought forward and employed to control the heading velocity of the robot using the inclination of the central body. Moreover, a particular selection of the generalized coordinates and the system outputs allows a global stabilization of the system without resorting to any linearization. Furthermore, a posture control (preceded by a velocity and orientation control) is proposed based on sliding mode and Lyapunov function for navigation. Finally, the robust aspect of the controller is underlined by showing the control behaviour versus an over/under estimation of system parameters.

The work described involves the study of shock-induced reactions in binary/heterogeneous reactive powder mixtures that produce little or no gas and the possibility that a detonation could be produced in such mixtures. The first task was to identify the mechanism by which these mixtures reacted when shocked. Critical initiating shock pressure and autoignition temperature were determined for a number of mixtures by recovery of shocked samples and differential thermal analysis, respectively. In addition, recovery experiments using Mn+S in two different charge geometries and at two different nominal densities (60% TMD and 90% TMD) were carried out to study the effect of the rigid confining walls. It was found that in general mixtures that were the most thermally sensitive were not necessarily the most shock sensitive, and vice-versa. For the majority of mixtures tested, the minimum shock energy required to cause the entire sample mixture to react was much less than the minimum autoignition enthalpy. This result implies that initiation caused by the shock wave must be due to local shock energy concentration at particle contact interfaces and at locations where pores exist, where hot spots are formed, rather than bulk heating of the sample. The shock initiation process was then directly observed in different powder mixtures (Mn+S, Zn+S, 2Al+Bi2O3, 2Al+3PbO, 8Al+3Pb3O4, 8Al+MoO3, 4Al+Fe2O3, Ti+2B, Ti+B, Ni+Al, 5Ti+3Si, and Ti+Si; note that some of those mixtures were alsoimechanically activated in a ball-milling machine) contained in recovery capsules over long time scales using light detectors and thermocouples. Shortly following shock passage (a few μs), it appeared that only a small fraction of the mixture had reacted. The bulk of the mixture reacted only after many milliseconds. The observed time of bulk reaction was found to be mostly independent of shock pressure but seemed to correlate with the burning speed of the mixtures. This further confirmed the hypothesis that initiation onset first took place in hot spots and continued from there via a burning reaction, which is relatively slow and pressure-independent in the powders considered in this study.Finally, the possibility of detonating reactive powder mixtures that produce little or no gas was considered in light of the known shock initiation mechanism. It was shown that two conditions must be satisfied: 1) the volumetric expansion of the products must be sufficient to support a shock wave in the reactants and 2) the reaction time must be short compared to lateral relief time. It was shown that due to the fact that products usually contract upon reaction, compared to the reactants, few mixtures can satisfy the first requirement especially when the initial reactants are very porous. Those mixtures that satisfy the first condition typically produce large reaction temperatures and/or products that have low densities and large thermal expansion coefficients. The second condition could be satisfied when the charge diameter is large enough so that the lateral relief time scale is greater than the reaction time scale. This condition ensures that the expansion occurs mainly in the direction of shock propagation. A quasi one-dimensional model of the detonation reaction zone was developed to account for the competition between the energy release rate and the momentum and energy losses due to lateral expansion. Using this model with a relation for the reaction rate derived from the experimental results mentioned above and a model that accounts for the lateral losses, it was shown that unless burning velocities can be increased significantly (by at least two orders of magnitude for Ni-Al mixtures and three orders of magnitude in Mn-S mixtures) compared to that in mixtures of micron-sized powders, detonations may not be observable in charges with diameters less than one meter. / L'étude décrite porte sur l'initiation par onde de choc de réactions dans les mélanges de poudres dont les produits ne contiennent que peu de gaz, et la possibilité que ces mélanges puissent produire une détonation. La première tâche fut d'identifier le mécanisme responsable de la réaction de ces mélanges sous choc. La pression de choc et la température d'ignition minimum ont été obtenues pour plusieurs mélanges par l'entremise de la récupération d'échantillons choqués et de l'analyse thermique différentielle, respectivement. De plus, des échantillons de Mn+S contenus dans des capsules de géométries différentes ont été récupérés afin d'étudier l'effet des murs rigides. Les résultats ont démontré qu'en général, les mélanges qui sont les plus sensibles à la chaleur ne sont pas nécessairement les plus sensibles au choc, et vice-versa. La quantité d'énergie minimum requise pour initier les mélanges avec un choc était beaucoup plus basse que celle nécessaire pour initier ces mêmes mélanges de façon thermique. Ce résultat suggère que l'énergie du choc doit être concentrée aux interfaces entres les particules et dans les pores, donc dans des points chauds, plutôt que distribuée dans l'ensemble du mélange.Le processus d'initiation par onde de choc a ensuite été observé directement avec des capteurs de lumière et des thermocouples sur une longue échelle de temps dans différents mélanges de poudre (Mn+S, Zn+S, 2Al+Bi2O3, 2Al+3PbO, 8Al+3Pb3O4, 8Al+MoO3, 4Al+Fe2O3, Ti+2B, Ti+B, Ni+Al, 5Ti+3Si, and Ti+Si) contenus dans des capsules rigides. Il semble que seule une petite fraction du mélange ait réagit dans un délai de quelques microsecondes après le passage du choc, le reste du mélange ayant réagit seulement après plusieurs millisecondes. Dans tous les mélanges, le temps requis pour que la réaction ait lieu dans l'ensemble du mélange n'est pas une fonction de la pression du choc alors qu'il se corrèle bien avec la vitesse de combustion du mélange. Ce résultat confirme l'hypothèse que l'initiation des réactions se produit dans des points chauds et que les réactions se propagent ensuite par combustion, cette dernière étant lente et indépendante de la pression ambiante dans les mélanges de poudres étudiés dans cette thèse.Finalement, la possibilité qu'une détonation puisse se produire dans les mélanges réactifs qui ne produisent que peu de gaz fut considérée à la lumière du mécanisme d'initiation par choc identifié au préalable. Il fut démontré que deux conditions doivent être remplies : 1) l'expansion des produits doit être suffisante pour supporter une onde de choc dans le mélange frais, et 2) le temps de réaction doit être suffisamment court comparé au temps de relaxation. Il fut démontré qu'étant donné que la densité du mélange frais est habituellement moindre que celle des produits, peu de mélanges remplissent la première condition. Les mélanges qui remplissent la première condition produisent typiquement des températures de réaction élevées, ou des produits qui sont peu dense et qui ont un grand coefficient d'expansion thermique. La deuxième condition peut être remplie lorsque le diamètre de la charge est tel que la relaxation latérale se produit sur une échelle de temps plus grande que celle des réactions. Un modèle quasi- unidimensionnel de la zone de réaction d'une détonation a été développé. Ce modèle tient compte de la compétition entre le taux de libération de l'énergie et du taux des pertes causé par la relaxation latérale. Incorporées dans ce modèlent furent des expressions qui décrivent le taux de réaction (basé sur les résultats expérimentaux ci-haut) et les pertes latérales. Ce modèle a démontré qu'une détonation ne pourrait se produire dans une charge dont le diamètre est inférieur à un mètre que si la vitesse de combustion pouvait être considérablement accélérée (par plusieurs ordres de magnitude) par rapport à la vitesse de combustion dans des poudres micrométriques.

Pulp lifter assembly is one of the important components at the discharge ends of grate-discharge grinding mills. It discharges grinded materials out through the discharge trunnion like a centrifugal pump running in the reverse direction to that required by a pump. Though it is widely known conventional pulp lifter design associates with drawbacks that cause inefficient discharge operation, little has been done to understand the causes of this particular happening. With the aim to better understand the effects of different pulp lifter designs on the discharge performance and also establish strategies for future design and operation of such equipment, this work is initiated.Three types of industry scaled pulp lifter designs, including two conventional designs and a new design, were comparably studied using Discrete Element Method (DEM) modeling technique. The discharge performances of these designs were evaluated against three criteria which include discharge rate, power consumption, and flow-back/carry-over. The results have shown that pulp lifter assembly with spiral designed radial arms possesses better discharge performance than that with straight radial arms. The discharge performances of three types of designs are also found to be sensitive to some specific design and operating parameters, such as number of vanes, mill rotational speed, the size of particle, and the coefficients of friction. Based on the results, five guidelines on future design and operation of pulp lifter assembly were established. / L'assemblage du releveur de pates est l'une des composantes importantes à la sortie de grille termine-décharge des broyeurs. Il décharge des matériaux broyés à travers le tourillon de la décharge comme une pompe centrifuge fonctionnant en sens inverse à celui requis par une pompe. Bien qu'il soit largement connu conventionnels associés de pâte de conception lifter avec des inconvénients qui causent opération de décharge inefficaces, peu de travaux ont été fait pour comprendre les causes de cet événement particulier. Dans le but de mieux comprendre les effets des différentes conceptions du releveur pates sur la performance de décharge et également établir des stratégies pour la conception et l'exploitation futures d'un tel équipement, ce travail est lancé.Trois types de conceptions de releveur de pates d'industrie à l'échelle ont été étudiés, y compris deux conceptions classiques et un nouveau design, à l'aide de technique de modélisation méthode des éléments discrets (MED). Les performances de décharge de ces dessins ont été évalués en fonction de trois critères, qui comprennent le taux de décharge, la consommation d'énergie, et flow-back/carry-over. Les résultats ont montré que l'assemblage de pâte-lève comprenant des bras radiaux conçus en spirale possède une meilleure performance que celle de décharge avec des bras radiaux droits. Les performances de décharge de trois types de conceptions sont également trouvés à être sensibles à certains paramètres spécifiques de conception et d'exploitation, telles que le nombre d'aubes, la vitesse de rotation moulin, la taille des particules, et les coefficients de frottement. Basé sur les résultats, cinq lignes directrices sur la conception et le fonctionnement futurs de l'assemblage pâte-lève ont été établis.

Complex product development is studied and its important characteristics are incorporated into an original model. The process is treated as a dynamic system in which information is created in each task as work is accomplished, and the amount of communicated information between tasks depends upon the magnitude of the interdependency between tasks. Information flow is modelled explicitly, and the model captures the dynamic complexity of projects with interdependent tasks. This is accomplished through the linkage of information exchange to the work accomplished in each task, the availability of resources, and the techniques used to manage the product development process. The uncertainty of information is explicitly modelled and this influences the development and magnitude of rework according to the way the process dynamically unfolds. In this way, the influence of impediments to information flow on overall span time and effort are captured. The model is applied to the investigation of coordination and its effects on process behaviour under various conditions. Coordination mechanisms are applied in the model through the choice of input parameters that influence the degree of overlapping of tasks, the management of resources that process information, the delay of communication of information, and the interval of communication between tasks. Findings uncover the mechanisms driving the pace of progress in engineering design processes and highlight strategies that reduce span time in complex product development.Simulations with the model illustrate the limits and benefits of overlapping and of set-based coordination with sequentially dependent tasks and different profiles of epistemic uncertainty reduction. Delays to information flow are shown to combine non-linearly to reach tipping points that greatly impact span time and effort. Different schemes for the management of critical resources that make use of data from the process itself are shown to be effective in reducing rework. Simulation of coordination schemes analogous to agile product development methods demonstrate that important reduction in span times can be obtained for groups of tasks with high interdependence. / Le développement de produits complexes est étudié et ses caractéristiques importantes sont intégrées dans un modèle original. Le processus est traité comme un système dynamique dans lequel l'information est créée dans chaque tâche qui est en train d'être accomplie. La quantité d'informations échangées entre les tâches dépend de l'ampleur de l'interdépendance entre les tâches. La circulation de l'information est modélisée de façon explicite, et le modèle saisit la complexité dynamique de projets avec des tâches interdépendantes. Cela est accompli par le lien entre l'échange d'information et le progrès du travail dans chaque tâche, la disponibilité des ressources, et les techniques utilisées pour gérer le processus de développement du produit. L'incertitude de l'information est explicitement modélisée et cela influence le développement et l'ampleur des modifications en fonction du déroulement dynamique du processus. De cette façon, l'influence des obstacles à la circulation de l'information sur le temps et l'effort global sont capturés. Le modèle est appliqué à l'enquête de coordination et de ses effets sur le comportement des processus sous des conditions différentes. Les mécanismes de coordination sont appliqués dans le modèle par le choix des paramètres d'entrée qui influencent le degré de chevauchement des tâches, la gestion des ressources qui traitent l'information, le délai de communication de l'information, et l'intervalle de communication entre tâches. Les résultats découvrent les mécanismes qui influencent le progrès dans le processus de conception d'ingénierie et qui mettent en évidence les stratégies qui réduisent le temps de développement des produits complexes. Des simulations avec le modèle illustrent les limites et les avantages des différentes façons de coordination pour les processus qui ont des profils diverses de réduction de l'incertitude épistémique. Les résultats démontrent que les retards aux flux d'information se combinent de façon non linéaire pour atteindre les points de basculement qui influence beaucoup la durée et l'effort des projets du développement. Les façons différentes de gérer les ressources importantes qui font usage de données du processus lui-même se sont avérées efficaces en évitant du travail supplémentaire. La simulation des mécanismes de coordination qui sont analogues aux méthodes agiles pour le développement des produits démontre qu'un réduction importante de la durée peut être obtenue pour des tâches fortement interdépendantes.