Дисертації з теми "Complex stress state"

Disertační práce se věnuje problematice obecných koncentrátorů napětí v anisotropních prostředích. Zejména se jedná o problém trhlin končících na rozhraní dvou různých materiálů, či problém obecného více-materiálového klínu. Cílem práce je vytvořit komplexní nástroj pro posuzování obecných koncetrátorů napětí tj, popis pole napětí v jeho okolí, zahrnutí případného vlivu přemostění trhliny do výsledného pole napětí a definici lomových kritérií pro obecný koncentrátor v anisotropním prostředí. U popisu pole napětí je využit tzv. Lechnického-Strohův formalismus a technika spojitě rozložených dislokací využívající teorii komplexních potenciálů. V práci je rovněž široce uplatněn tzv. dvoustavový "psí"-integrál (pro výpočet různých součinitelů asymptotického rozvoje pro napětí), založený na Bettiho recipročním teorému v kombinaci s metodou konečných prvků. Pro formulaci lomových kritérií je použita teorie tzv. „konečné lomové mechaniky“ a teorie sdružených asymptotických rozvojů. Studován je především vztah mezi ohybem trhliny podél rozhraní a její případnou pentrací do základního materiálu. Veškeré potřebné výpočty jsou prováděny v matematických softwarech MAPLE 10.0, MATLAB 7.1 a konečnoprvkovém systému ANSYS 10.0.

Дисертаційна робота присвячена розробці критерія граничного стану конструкційних матеріалів, які працюють в умовах складного напруженого стану у випадку статичного навантаження з урахуванням пошкоджуваності. Для визначення величини параметра пошкоджуваності використовувалися різні енергетичні підходи, які базуються на зміні фізико-механічних характеристик матеріалів при простих навантаженнях (розтяг та кручення). На основі отриманих експериментальних результатів на різних конструкційних матеріалах, вдосконалено модель опису кінетики накопичення пошкодження, запропонований Бонора, в залежності від рівня пластичної деформації. Отримано залежність параметрів моделі та критерія граничного стану від пружно-пластичних характеристик матеріала. Проведено порівняння отриманих теоретичних значень з експериментальними. Розроблена методика визначення кінетики накопичення пошкодження у випадку кручення циліндричних зразків з врахуванням неоднорідності розподілу деформації в перерізі зразка. На основі підходу Давіденкова-Фрідмана розроблено критерій граничного стану конструкційних матеріалів з врахуванням виду напруженого стану та пошкоджуваності. Представлено порівняння результатів граничного стану, отриманих за розробленим критерієм, експериментальними даними, та іншими методами.

Les avancées significatives qu’ont connu les technologies de capteurs, leur utilisation croissante ainsi que leur intégration dans les systèmes d’information permettent d’obtenir des descriptions temporelles riches d’environnements réels. L’information générée par de telles sources de données peut être qualifiée d’hétérogène sur plusieurs plans: types de mesures physiques, domaines et primitives temporelles, modèles de données etc. Dans ce contexte, l’application de méthodes de fouille de motifs constitue une opportunité pour la découverte de relations temporelles non-triviales, directement utilisables et facilement interprétables décrivant des phénomènes complexes. Nous proposons d’utiliser un ensemble d’abstraction temporelles pour construire une représentation unifiée, sous forme des flux d’intervalles (ou états), de l’information générée par un système hétérogène. Cette approche permet d’obtenir une description temporelle de l’environnent étudié à travers des attributs (ou états), dits de haut niveau, pouvant être utilisés dans la construction des motifs temporelles. A partir de cette représentation, nous nous intéressons à la découverte de dépendances temporelles quantitatives (avec information de délais) entre plusieurs flux d’intervalles. Nous introduisons le modèle de dépendances Complex Temporal Dependency (CTD) défini de manière similaire à une forme normale conjonctive. Ce modèle permets d’exprimer un ensemble riche de relations temporelles complexes. Pour ce modèle de dépendances nous proposons des algorithmes efficaces de découverte : CTD-Miner et ITLD - Interval Time Lag Discovery. Finalement, nous évaluons les performances de notre proposition ainsi que la qualité des résultats obtenus à travers des données issues de simulations ainsi que des données réelles collectées à partir de caméras et d’analyse vidéo
The increasing utilization of sensor devices in addition to human-given data make it possible to capture real world systems complexity through rich temporal descriptions. More precisely, the usage of a multitude of data sources types allows to monitor an environment by describing the evolution of several of its dimensions through data streams. One core characteristic of such configurations is heterogeneity that appears at different levels of the data generation process: data sources, time models and data models. In such context, one challenging task for monitoring systems is to discover non-trivial temporal knowledge that is directly actionable and suitable for human interpretation. In this thesis, we firstly propose to use a Temporal Abstraction (TA) approach to express information given by heterogeneous raw data streams with a unified interval-based representation, called state streams. A state reports on a high level environment configuration that is of interest for an application domain. Such approach solves problems introduced by heterogeneity, provides a high level pattern vocabulary and also permits also to integrate expert(s) knowledge into the discovery process. Second, we introduced the Complex Temporal Dependencies (CTD) that is a quantitative interval-based pattern model. It is defined similarly to a conjunctive normal form and allows to express complex temporal relations between states. Contrary to the majority of existing pattern models, a CTD is evaluated with automatic statistical assessment of streams intersection avoiding the use of any significance user-given parameter. Third, we proposed CTD-Miner a first efficient CTD mining framework. CTD-Miner performs an incremental dependency construction. CTD-Miner benefits from pruning techniques based on a statistical correspondence relationship that aims to accelerate the exploration search space by reducing redundant information and provide a more usable result set. Finally, we proposed the Interval Time Lag Discovery (ITLD) algorithm. ITLD is based on a confidence variation heuristic that permits to reduce the complexity of the pairwise dependency discovery process from quadratic to linear w.r.t a temporal constraint Δ on time lags. Experiments on simulated and real world data showed that ITLD provides efficiently more accurate results in comparison with existing approaches. Hence, ITLD enhances significantly the accuracy, performances and scalability of CTD-Miner. The encouraging results given by CTD-Miner on our real world motion data set suggests that it is possible to integrate insights given by real time video processing approaches in a knowledge discovery process opening interesting perspectives for monitoring smart environments

Background: Antenatal Psychosocial Assessment (APA) has recently been introduced into routine antenatal care, but the ways in which maternity service providers assess and respond to maternal stress are subject of debate. There is a lack of consensus on the instrument(s) of choice and lack of evidence regarding appropriate interventions. Further, national guidelines have not kept apace with the conceptual shift from ‘postnatal depression’ to ‘perinatal anxiety and depression’. Adopting the Medical Research Council Complex Interventions Framework, the ARMS research aimed to inform the development of interventions that support women who are experiencing, or at risk of, mild-moderate mental health disorder in pregnancy. Methods: A mixed methods approach was adopted. In the quantitative element (Study Part 1) participants (n=191) completed a questionnaire when attending for their first formal antenatal appointment, using a procedure and materials that had been previously tested in a pilot study. Details including mental health assessment and referrals were obtained from their health records, following delivery. In the qualitative element (Study Part 2) a sub-sample of women (n=22) experiencing high levels of maternal stress took part in up to three serial in-depth interviews during pregnancy and the early postnatal period.Findings: Maternal stress was found to be common. Using the Edinburgh Postnatal Depression Scale (EPDS) threshold of ≥10, approximately 1 in 4 women were classed as high depression (halving to 1 in 8 at the more conservative threshold of ≥13). Almost 1 in 3 women were classed as high anxiety, using the state scale of the State-Trait Anxiety Inventory (STAI-S, threshold ≥41), compared with 1 in 5 using the two-item GAD (threshold ≥3). Fewer than half of the women identified as high anxiety were identified by both measures. Factor analyses of the symptom measures were consistent with wider literature suggesting a three-item anxiety component of the EPDS; however, concurrent validation using regression analyses did not indicate that the EPDS could be used as an anxiety case finding instrument. Women reported that maternal stress had significant impact on their lives that may not be captured with existing clinical approaches. Women commonly found it difficult to self-assess severity of maternal stress and the assessment process could itself act as an intervention. The research provided the first validation of the depression case finding questions in UK clinical practice. The Whooley items completed in clinical practice identified only half of the possible cases identified by the EPDS, at both commonly adopted EPDS thresholds. Inclusion of the Arroll 'help' question as a criterion improved specificity of the assessment completed in clinical practice but substantially compromised sensitivity, missing 9 in 10 possible cases. Women’s mental health history and treatment history were similarly under-reported, particularly concerning anxiety. APA was introduced into routine clinical practice without attention to topics of relevance to women, context of disclosure or to provision of adequate resources for consistently responding to identified need. Women experiencing, or at risk of, mild-moderate disorder were thus usually ineligible for further support. Implications: Care pathways are needed that encompass both assessing and responding to maternal stress, where communication with health professionals, subsequent referral and management are addressed. The development, implementation and evaluation of low-cost resources embedded in such pathways are a priority and the research presented in the thesis offers a foundation on which to build.

Дисертація присвячена обґрунтуванню раціональних технологічних параметрів струменевої цементації в складних геотехнічних умовах. В роботі досліджено та встановлено взаємозв’язки технологічних параметрів струменевої цементації з діаметром ґрунтоцементної колони в різних типах ґрунтів. На основі отриманих експоненціальних залежностей діаметра ґрунтоцементного елементу круглого перерізу від енергії високонапірного струменя цементного розчину розроблено методику розрахунку діаметра струменево-цементаційної колони. В процесі дослідження експериментальним шляхом доведено змінення фізико-механічних властивостей ґрунту, що оточує ґрунтоцементний елемент під час його виконання за струменевою технологією. На підставі математичного моделювання визначено закономірності формування в ґрунтових масивах зон з поліпшеними фізико-механічними параметрами в міжколонному просторі в різних типах ґрунтів. Удосконалено методику комп’ютерного моделювання управління напружено-деформованим станом основи будівлі під час її підсилення струменево-цементаційними елементами з урахуванням складних геотехнічних умов.

Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.02.09 – динамика и прочность машин. Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт", Министерство образования и наук Украины, Харьков, 2016. Диссертация посвящена разработке подходов, методов и моделей для исследования напряженно-деформированного состояния сложнопрофильных шероховатых тел с учетом контактного взаимодействия. В работе решена задача анализа контактного взаимодействия сложнопрофильных элементов машиностроительных конструкций с учетом дополнительных факторов влияющих на распределение контактных давлений (учет податливости поверхностного слоя, конечность размеров контактирующих тел). Предложено для анализа контактного взаимодействия сложнопрофильных тел применять вариант метода граничных уравнений, дополненный моделью учета податливости промежуточного слоя. Для моделирования упругого слоя применена модель Винклера. Предложенный метод исследования контактного взаимодействия объединяет в рамках единых соотношений "локальные" и "глобальные" характеристики податливости контактирующих шероховатых тел. Решен ряд прикладных задач анализа контактного взаимодействия, а именно проведено исследование влияния формы зазора и податливости шероховатого слоя на характер распределений контактных давлений, проведено исследование контактного взаимодействия прямоугольного в плане штампа со скруглениями, решена задача контакта подшипника качения с модифицированным двурадиусным роликом, проведен анализ взаимодействия шаровых поршней с беговыми дорожками гидрообъмной передачи танковой трансмиссии. Во время выполнения работы проведен ряд экспериментальных исследований для анализа контактного взаимодействия сложнопрофильных элементов машиностроительных конструкций с учетом податливости шероховатого слоя. Для исследования контактных давлений задействована технология контактных отпечатков с использованием чувствительных пленок. Проведено сравнение полученных численных результатов исследований с полученными экспериментальными данными. Подтверждена точность и достоверность предложенных методов и моделей, а также созданного программно-модельного комплекса.
The thesis in qualification for a scientific degree of Candidate of Technical Science in speciality 05.02.09 - dynamics and strength of machines, National Technical University "Kharkiv Polytechnical Institute", Kharkiv, 2016. The thesis is devoted to development of approaches, methods and models for analysis of stress-strain state of complex-shaped bodies with account for their contact over rough surfaces. In the present work the contact problem is solved for complex-shaped elements of engineering structures with local compliance of the surface layer. For this purpose a variation to the boundary integral equations method extended with a Winkler-type model of elastic layer is proposed. The resulting approach combines in a unified formulation the "local" and "global" compliance characteristics of the contacting rough bodies. The numerical implementation of the boundary element method is included in a software-and-model complex for analysis of contact interaction of complex-shaped bodies. A number of applied contact problems is solved. Namely, the influence of the gap and rough layer compliance on the contact pressure distribution is studied for the following cases: contact of a rectangular round-end stamp with a flat surface, junction of a rolling bearing and a modified double-radius roller, normal traction between spherical pistons and treadmills of a tank transmission. Numerical results of the research are compared to experimental data. Accuracy and reliability of the proposed methods and models, as well as special-purpose software-andmodel complex are confirmed.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.09 – динаміка та міцність машин. Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Міністерство освіти і науки України, Харків, 2016. Дисертація присвячена розробці підходів, методів і моделей для дослідження напружено-деформованого стану складнопрофільних тіл з урахуванням їхнього контакту по шорстких поверхнях. У роботі розв'язана задача аналізу контактної взаємодії складнопрофільних елементів машинобудівних конструкцій за наявності локальної податливості поверхневого шару. Для цього запропоновано варіант методу граничних рівнянь, в який додана модель пружного проміжного шару за Вінклером. Отриманий метод дослідження контактної взаємодії об'єднує в рамках єдиних співвідношень "локальні" та "глобальні" характеристики податливості контактуючих шорстких тіл. Числова реалізація методу граничних елементів здійснена в спеціалізованому програмно-модельному комплексі для дослідження контактної взаємодії складнопрофільних тіл. Розв'язано низку прикладних задач аналізу контактної взаємодії, а саме проведено дослідження впливу форми зазору і податливості шорсткого шару на характер розподілів контактного тиску у наступних випадках: контакту прямокутного в плані штампа з округленнями з плоскою поверхнею, спряження підшипника кочення з модифікованим дворадіусним роликом, передачі зусиль між кульовими поршнями та біговими доріжками в гідрооб'ємній передачі танкової трансмісії. Проведене порівняння отриманих числових результатів досліджень з експериментальними даними. Підтверджено точність і достовірність запропонованих методів та моделей, а також створеного програмно-модельного комплексу.
The thesis in qualification for a scientific degree of Candidate of Technical Science in speciality 05.02.09 - dynamics and strength of machines, National Technical University "Kharkiv Polytechnical Institute", Kharkiv, 2016. The thesis is devoted to development of approaches, methods and models for analysis of stress-strain state of complex-shaped bodies with account for their contact over rough surfaces. In the present work the contact problem is solved for complex-shaped elements of engineering structures with local compliance of the surface layer. For this purpose a variation to the boundary integral equations method extended with a Winkler-type model of elastic layer is proposed. The resulting approach combines in a unified formulation the "local" and "global" compliance characteristics of the contacting rough bodies. The numerical implementation of the boundary element method is included in a software-and-model complex for analysis of contact interaction of complex-shaped bodies. A number of applied contact problems is solved. Namely, the influence of the gap and rough layer compliance on the contact pressure distribution is studied for the following cases: contact of a rectangular round-end stamp with a flat surface, junction of a rolling bearing and a modified double-radius roller, normal traction between spherical pistons and treadmills of a tank transmission. Numerical results of the research are compared to experimental data. Accuracy and reliability of the proposed methods and models, as well as special-purpose software-andmodel complex are confirmed.

Event Stream Processing (ESP) is a well-established approach for low-latency data processing enabling users to quickly react to relevant situations in soft real-time. In order to cope with the sheer amount of data being generated each day and to cope with fluctuating workloads originating from data sources such as Twitter and Facebook, such systems must be highly scalable and elastic. Hence, ESP systems are typically long running applications deployed on several hundreds of nodes in either dedicated data-centers or cloud environments such as Amazon EC2. In such environments, nodes are likely to fail due to software aging, process or hardware errors whereas the unbounded stream of data asks for continuous processing. In order to cope with node failures, several fault tolerance approaches have been proposed in literature. Active replication and rollback recovery-based on checkpointing and in-memory logging (upstream backup) are two commonly used approaches in order to cope with such failures in the context of ESP systems. However, these approaches suffer either from a high resource footprint, low throughput or unresponsiveness due to long recovery times. Moreover, in order to recover applications in a precise manner using exactly once semantics, the use of deterministic execution is required which adds another layer of complexity and overhead. The goal of this thesis is to lower the overhead for fault tolerance in ESP systems. We first present StreamMine3G, our ESP system we built entirely from scratch in order to study and evaluate novel approaches for fault tolerance and elasticity. We then present an approach to reduce the overhead of deterministic execution by using a weak, epoch-based rather than strict ordering scheme for commutative and tumbling windowed operators that allows applications to recover precisely using active or passive replication. Since most applications are running in cloud environments nowadays, we furthermore propose an approach to increase the system availability by efficiently utilizing spare but paid resources for fault tolerance. Finally, in order to free users from the burden of choosing the correct fault tolerance scheme for their applications that guarantees the desired recovery time while still saving resources, we present a controller-based approach that adapts fault tolerance at runtime. We furthermore showcase the applicability of our StreamMine3G approach using real world applications and examples.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.15.02 – підземна розробка родовищ корисних копалин. – Державний вищий навчальний заклад «Національний гірничий університет», Дніпропетровськ, 2012.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.15.02 – подземная разработка месторождений полезных ископаемых. – Государственное высшее учебное заведение «Национальный горный университет», Днепропетровск, 2012.
Candidate of technical sciences dissertation on speciality - 05.15.02 – underground mining of mineral deposits. – State Higher Educational Establishment “National Mining University”, Dnipropetrovsk, 2012.
Дисертація присвячена визначенню параметрів технології переходу очисними високопродуктивними механізованими комплексами техногенних зон, що утворюються навколо гірничої виробки на шляху посування лави. Установлено, що показники напружено-деформованого стану гірничого масиву техногенної зони мають прямо пропорційну залежність від відстані до вибою лави, параметрів опорного тиску і їх часового суміщення, а також від структурної будови масиву. Досліджені закономірності впливу технологічних процесів при перетині техногенних зон на зміну напряму вектора дії згинаючого моменту в породах покрівлі з позитивного значення на від’ємний за рахунок збільшення ширини виробки та робочого простору лави, що рухається. В результаті впровадження технологічних рекомендацій проходження очисними роботами техногенної зони пласта 2-ї північної лави шахти «Краснолиманська» економічний ефект склав 10,125 млн. грн.
Диссертация посвящена определению параметров технологии перехода очистными высокопроизводительными механизированными комплексами техногенных зон, которые образуются вокруг горной выработки на пути ее подвигания. При современных параметрах выемочных столбов возникает необходимость перехода очистными механизированными комплексами техногенных зон, образованных горными выработками. Эти выработки находятся в неудовлетворительном состоянии из-за значительной деформации породного контура и металлического крепления. Техногенные зоны являются аномальными геомеханическими препятствиями для очистного забоя. При этом лава пересекает три зоны более мелкого порядка с разной плотностью и напряженно-деформированным состоянием. Дана качественная и количественная оценка влияния техногенных зон вмещающих пород на управление состоянием массива при ведении очистных работ в выемочном поле. Определены возможные варианты формирования и расположения техногенных зон на пути подвигания очистных работ, а также разработана их классификация. Установлено, что напряженно-деформированное состояние техногенной зоны имеет прямо пропорциональную зависимость от расстояния до забоя лавы, параметров опорного давления и времени их совмещения, а также от структурного строения горного массива. Получены закономерности влияния технологических процессов на изменение вектора действия изгибающего момента в породах кровли с положительного значения на отрицательное за счет совмещения ширины выработки и рабочего пространства лавы при переходе техногенной зоны. Дана оценка влияния угольного целика, расположенного между забоем и выработкой на уровень деформаций и напряжений в массиве при совмещении опорных зон лавы и техногенной зоны. Установлено, что опускание пород кровли на контакте с забоем увеличивается по полиноминальной зависимости от размеров целика, находящегося между забоем и выработкой. Это приводит к увеличению нормальных напряжений в целике, опусканию пород кровли впереди забоя и поднятию почвы угольного пласта. С приближением очистного забоя к техногенной зоне показатели ее геомеханического состояния увеличиваются, находясь в прямо пропорциональной зависимости от высоты и ширины выработки. На сопряжении ходка с откаточным штреком максимальные опускания кровли и поднятия почвы увеличиваются в 2 раза. Увеличение нормальных напряжений и интенсивность их распределения в опорной зоне выработки находятся в прямо пропорциональной зависимости от расстояния до очистного забоя. На сопряжении очистного забоя с подготовительной выработкой в кровле пласта нормальные напряжения увеличиваются нелинейно увеличению угла встречи забоя с выработкой по полиноминальной зависимости. В результате внедрения технологических рекомендаций перехода очистными работами техногенной зоны по пласту 2-й северной лавы шахты «Краснолиманская», экономический эффект составил 10,125 млн. грн.
The dissertation is dedicated to technology parameters of high productive face complexes crossing of technogenic zones that form around mine working during the longwall advance. It is established that stress-strain state of technogenic zone rock massif has directly proportional dependence on distance from the longwall face, parameters of abutment pressure and their time deposition, and also on the structure of the massif. The dependences are gained as to technogenic processes influence on vector direction change of bending moment action during technogenic zones crossing in roof rocks from positive value to negative due to combination of the mine working width and longwall working space that advances. As a result of introduction of technological recommendations for stoping of technogenic zone of seam at 2-nd north longwall of “Krasnolimans’ka” mine, the economic effect made up 1.6-2.3 mln. UAH.

The pavement system is subjected to complex stress states under vehicular loading. A combination of axial and shear stress has been identified as a potential cause of top down cracking (or more precisely near surface cracking) in asphalt surface. Therefore, in terms of modeling the material response a pertinent question is whether the typical one-dimensional viscoelastic properties of the material are affected by a multi-axial stress state. Such changes are referred to as interaction non-linearity. The objective of this study was to evaluate whether or not asphalt composites are susceptible to such interaction effects. The study was conducted using fine aggregate matrix (FAM), which comprises graded sand and asphalt binder. To provide multi-modal loading, the rectangular prismatic FAM specimens were used with the Arcan apparatus. This apparatus ensures low bending stress and offers adjustments in the setup to provide different proportions of axial and shear stress. Finite element modeling was done to evaluate the stress state for different orientations of the sample in the Arcan apparatus. For measurement of strain, the study used digital image correlation (DIC), which is an optical, non-contact measurement technology. The strain thus measured was used to compute shear compliance. Fitting parameters of the shear compliances were estimated for power-law and Prony series for different loading orientations. When compared, the measured shear compliances do not show perceivable variation with respect to different proportion of axial stress applied in conjunction. However, further testing with different temperatures and other magnitudes of shear stress is necessary. This study is the first step to allow modeling of stress and crack propagation behavior near the pavement surface where complex stress state is present.
text

What does the prevalence of stress and burnout in community-based work reveal about the impacts of welfare state withdrawal? Drawing on the experiences of frontline community organizers in Toronto, this research argues that welfare state withdrawal is subsidized by a ‘Currency of Caring’ whereby frontline community organizers are expected to fill gaps in the social safety net, working to a point of burnout if necessary, because they care. This research investigates how funders operating within this context can promote health and wellness in community-based work. Broadly, research findings provide insights into how neoliberalism and welfare state withdrawal shape frontline community work in ways that exacerbate stress and burnout, and impede systemic change efforts. In addition, research findings describe the limitations and possibilities for funders to be allies in collective change efforts by being invested in the health and wellness of frontline community organizers.

Event Stream Processing (ESP) is a well-established approach for low-latency data processing enabling users to quickly react to relevant situations in soft real-time. In order to cope with the sheer amount of data being generated each day and to cope with fluctuating workloads originating from data sources such as Twitter and Facebook, such systems must be highly scalable and elastic. Hence, ESP systems are typically long running applications deployed on several hundreds of nodes in either dedicated data-centers or cloud environments such as Amazon EC2. In such environments, nodes are likely to fail due to software aging, process or hardware errors whereas the unbounded stream of data asks for continuous processing. In order to cope with node failures, several fault tolerance approaches have been proposed in literature. Active replication and rollback recovery-based on checkpointing and in-memory logging (upstream backup) are two commonly used approaches in order to cope with such failures in the context of ESP systems. However, these approaches suffer either from a high resource footprint, low throughput or unresponsiveness due to long recovery times. Moreover, in order to recover applications in a precise manner using exactly once semantics, the use of deterministic execution is required which adds another layer of complexity and overhead. The goal of this thesis is to lower the overhead for fault tolerance in ESP systems. We first present StreamMine3G, our ESP system we built entirely from scratch in order to study and evaluate novel approaches for fault tolerance and elasticity. We then present an approach to reduce the overhead of deterministic execution by using a weak, epoch-based rather than strict ordering scheme for commutative and tumbling windowed operators that allows applications to recover precisely using active or passive replication. Since most applications are running in cloud environments nowadays, we furthermore propose an approach to increase the system availability by efficiently utilizing spare but paid resources for fault tolerance. Finally, in order to free users from the burden of choosing the correct fault tolerance scheme for their applications that guarantees the desired recovery time while still saving resources, we present a controller-based approach that adapts fault tolerance at runtime. We furthermore showcase the applicability of our StreamMine3G approach using real world applications and examples.

This qualitative study uses narrative inquiry (Connelly & Clandinin, 1988, 1990, 2001) and self-study to investigate ways to further understand and facilitate the integration of holistic philosophies of education with media literacy pedagogies. As founder and director of the Youth Media Literacy Project and a self-titled Imagitator (one who agitates imagination), I have spent over 10 years teaching media literacy in various high schools, universities, and community centres across North America. This study will focus on my own personal practical knowledge (Connelly & Clandinin, 1982) as a culture jammer, educator and cancer survivor to illustrate my original vision of a ‘holistic media literacy pedagogy’. This research reflects on the emergence and impact of holistic media literacy in my personal and professional life and also draws from relevant interdisciplinary literature to challenge and synthesize current insights and theories of media literacy, holistic education and culture jamming.