Liste des Thèses de doctorat
Conception, Réalisation, Modélisation et Caractérisation Expérimentale d'un Transformateur de Tension de Type Rosen
Les travaux de recherche entrepris dans ce mémoire s'inscrivent dans le cadre de la modélisation et la caractérisation expérimentale des transformateurs de tension piézoélectriques. A partir de la théorie linéaire de la piézoélectricité, une modélisation analytique unidimensionnelle du transformateur de Rosen basée sur un circuit électrique équivalent inspiré des schémas de Mason des résonateurs piézoélectriques est menée. Les caractéristiques électriques obtenues après exploitation de ce circuit sont validées d'une part par une modélisation numérique 3D issue d'un logiciel de calcul par éléments finis (Comsol- multiphysiques) et d'autre part par une caractérisation expérimentale montrant un bon accord entre eux. De ces études, il ressort que les principales caractéristiques du transformateur (gain, puissance, rendement, etc...) sont fortement dépendantes de la fréquence, donc du mode de vibration, des dimensions, de la charge électrique et des constantes du matériau utilisé. Un écart de 30% entre la théorie et l'expérimental est toutefois constaté. Cet écart a été réduit en utilisant deux méthodes d'optimisation : l'algorithme simplexe qui permet d'ajuster les constantes du matériau et la méthode d'impédancemetrie qui permet de déterminer expérimentalement les valeurs des éléments du circuit équivalent dont les capacités du primaire et du secondaire du transformateur. Ainsi, pour certains résultats, l'écart a pu être réduit à 1%. Mots clés : transformateur de Rosen, modélisation 1D, modélisation 3D, caractérisation expérimentale. Voir les détails
Mots clés : Piezoelectricité, Transformateur de Rosen, Modèle 1D, Modèle 3D, caractérisation expérimentale
Contribution à l’analyse de l’endommagement des matériauxcomposites
The composite materials with an organic matrix have become a serious competitor to traditional materials in avariety of industrial and domestic areas. However the inter-laminar defects induced during implementation or duringstress are the main sources of its progressive damage. The promotion and use of these materials require the study of themechanical behavior and the various formes of damage. The main of this work is study the mechanical behavior anddamage of tubular composite materials with glass fiber and organic matrix obtained by the filament winding method.The experimental investigation is to cut specimens from composite tube for determination of mechanical tensileproperties and the toughness expressed by the energy release rate of the double cantilever beam specimens atdélamination, and the evolution of resistance with R curves. The aim of numerical study is the modeling of the damagewith element finit method from « ABAQUS » logiciel for determination of the energy release rate. Voir les détails
Mots clés : Composites materials, characterization, damage, fracture, delamination, Cracking
MICROGOUTTES : ETUDE DE LA PRODUCTION ET LA MANIPULATION DESMICROGOUTTES DANS LES ECOULEMENTS FLUIDIQUES, DANSLES MICROCANAUX, AUX PROFITS DU GENIE DES PROCEDES
Ces travaux de recherche s’inscrivent d’une part dans une thématique demicrofluidique digitale : La microfluidique se propose d’imaginer de nouvelles techniquesadaptées aux microsystèmes et permettent d’attribuer aux microsystèmes des propriétésd’écoulements performantes malgré le caractère fortement laminaire de ces écoulements.Un aperçu général sur la microfluidique de microgoutte est présenté, incluant unaperçu bref des techniques de fabrication et des techniques de conception des microsystèmes.Une partie de notre travail porte sur les travaux antérieurs des écoulements dans les microscanaux. Nous exposons ensuite les détails des simulations numériques (en utilisant le codecommercial, Fluent) concernant l’analyse des micro-écoulements liquides.La génération de microgouttes s’effectue habituellement par agitation mécaniquevigoureuse. Les systèmes microfluidiques offrent une alternative aux systèmes classiques.Pour cela, il existe différentes techniques d’émulsifications microfluidiques.Les microstructures véhiculent localement des quantités beaucoup moins importantes deréactif que les procédés classiques, ils permettent aussi de travailler dans des conditions desécurité quasi maximales mais aussi d’augmenter la sélectivité chimique des réactions.La première technique développée pour générer des gouttes de façon contrôlée enmicrosystème est la jonction-T, Les microgouttes générées nécessitent des techniques demanipulation pour gérer et contrôler ces microgouttes. Dans cette étude, nous avons proposédes géométries à l’objectif de produire et manipuler par voie hydrodynamique lesmicrogouttes. Des résultats importants ont été obtenus dans les deux approches (numérique àl’aide de code commercial Fluent et expérimental à travers les moyens disponibles). Voir les détails
Mots clés : Microfluidique, microcanaux, microgoutte, écoulement dispersé, production des microgouttes, manipulation des microgouttes, simulation CFD (méthode de VOF)
Formulation et caractérisation des matériaux biodégradables à base de l’acide polylactique-Plastifiants
In this study, the characterization of plasticized PLA with TEC and ATBC by melt blending method wasreported. The value of the melt flow index (MFI) observed for all samples are higher than those of neat PLA.The evaluation of the influence of the type and plasticizer content on the viscoelastic properties of PLA withDMA indicates a decrease in the storage modulus for plasticized PLA, indicating the flexibility and mobility ofthe amorphous phase of PLA caused by TEC and ATBC. UV-Visible spectroscopy shows that the twoplasticizers: TEC and ATBC have no effect on the color change of the films. The opacity values of the PLAfilms plasticized with TEC and ATBC were slightly lower than the value of the treated PLA film. X-raydiffraction shows the appearance of a strong diffraction at 16.7° assigned to the crystalline phase α, whichconfirms that the PLA has no crystalline polymorph transition. FTIR spectra indicate that there are somemolecular interactions by intermolecular hydrogen bonds between PLA and citrate ester. The thermal propertiesof plasticized PLA shows that TEC and ATBC are effective in lowering the glass transition temperature (Tg), themelting temperature (Tm) and the cold crystallization temperature (Tcc) of the PLA. In addition, its crystallinityincreases with increasing content of plasticizer. The TGA results indicated that the TEC and ATBC promote adecrease in thermal stability of the PLA. The weight loss plasticizer with heating time and at 100 °C is lesserthan at 135 °C. Leaching of TEC and ATBC results in cracks and changed color of material. The tensile testshowed that the formulations of the plasticized PLA with citrate ester (TEC and ATBC) give better mechanicalproperties by providing treated PLA. The observation by SEM confirmed there is miscibility between the PLAand plasticizer. Finally it can be said that the higher molecular weight of citrate exhibited a greater plasticizingeffect. Voir les détails
Mots clés : Polylactic acid (PLA), plasticizing, Triethyl Citrate (TEC), Acetyl Tributyl Citrate (ATBC)
Extraction des colorants par membrane liquide émulsionnée et Application des plans d’expériences
Our work is based on the study of an extraction method for the treatment of water contaminated with cationic and anionic dyes (methylene blue, yellow99 acid and orange10 acid), using an emulsified liquid membrane. This method, which noted as a new separation technique, powerful booming and seems to open great prospects of technological achievements. An optimization of the different parameters which influence the stability of the membrane and the BM extraction was examinated. We also used the test planning technique that is a design of experiments to achieve the method of extraction by emulsified liquid membrane giving better extraction efficiency. To conduct this study we used initially screened plan Plakett-Burman, made to select the most influential factors on the dye extraction yield of AY 99 AO 10 in an aqueous solution. These factors are then studied by the response surface methodology Box Benken. The extractants used are: HDEHP and l’aliquat336, SPAN 80 as surfactant, hexane and cyclohexane as solvent. The extraction yields obtained for the dyes (BM, AY99 and AO10) are respectively: 99.9%, 99.98% and 99.9% higher, using an internal solution of H2SO4. Voir les détails
Mots clés : extraction, stabilité, membrane liquide émulsionnée, Colorants, plans d’expériences.
Modélisation et Commande d’une Chaine de Conversion d’Energie Renouvelable.
The imminent exhaustion and uncontested from fossil resources has motivated researchers worldwide to find alternatives to such resources in order to ensure equilibrium in energy requirements, which continues to grow. So it is in this context fits the work presented in this thesis. It concerns the modeling and the control of wind energy conversion chain based on a double fed induction machine (DFIG). An indirect control of active and reactive power ensuring optimal functioning is presented. Furthermore, because of inevitable variations of the parameters a fuzzy adaptive control and neural control have been proposed to evaluate the performance and robustness of the control overlooked the parametric variations. Voir les détails
Mots clés : éolienne, MADA, Commande adaptative, réseau de neurone, logique floue, performances.
DIAGNOSTIC DES DEFAUTS MECANIQUES ETELECTROMAGNETIQUES SUR LES AEROGENERATEURS ÀBASE DE MACHINE ASYNCHRONE À DOUBLE ALIMENTATION
The use of doubly-fed induction machine in wind conversion systems occupies a verysignificant place. Therefore, the diagnosis of potential faults in these machines is nowadays a majorpriority for the industrialists in particular and for the scientists in general.Currently, the requirements of renewable energy, in terms of wind conversion system, is growingup due to the availability of the industrial processes became an economic argument than a meremarketing. However, the monitoring and the diagnosis require at the same time a better functionaland behavioral knowledge of the system in order to highlight, in an early stage, the conditionsleading to a failure situation.In this thesis, we are interested of the fault of the doubly-fed induction machine. Firstly, we willdevelop the doubly-fed induction machine model that can to represent the machine behavior invarious function modes and structural imbalances. Among the faults, the fault of static, dynamic andmixed eccentricity, and the phases openings faults, and the stator or rotor inter-turns short-circuit areconsidered.A spectral analysis of stator currents of the doubly-fed induction machine taken at the time ofthese faults will be presented subsequently.In the last part, we will develop an approach of monitoring allowing to obtain information on themachine state, the detection and the localization of the faults. Voir les détails
Mots clés : défauts mécaniques, électromagnétique, aérogénérateurs, GADA, modélisations
Contribution au Diagnostic des Défauts dans les MachinesTournantes par Analyse Multirésolution
La fonction principale de la surveillance vibratoire des machines tournantes est de fournirdes connaissances sur l’état de fonctionnement réel de la machine à chaque moment sansarrêter la ligne de production. Ceci permet d’éviter les pertes de production et améliore lafiabilité et la sécurité.La transformée en ondelettes (TO) est l’une des techniques les plus importantes detraitement du signal vibratoire qui peut être utilisé pour détecter et diagnostiquer les défautsdes machines tournantes. Néanmoins, les limites de cette technique sont les suivants: Il fautune présélection de l’ondelette mère convenable et le niveau approprié de décomposition quicontient les informations nécessaires pour le diagnostic des défauts .Afin de résoudre cesproblèmes, une nouvelle approche de diagnostic de défauts de roulements sera développéedans ce travail. Cette nouvelle méthode a l’avantage de ne pas souffrir des limitations destechniques de diagnostic usuelles. Voir les détails
Mots clés : analyse vibratoire, diagnostiquer les défauts de roulement, Transformée de Fourier Rapide, Analyse temporelle, l'analyse de Cepstre, l'analyse de l'enveloppe, transformées en ondelettes
Modélisation du comportement et de l’endommagement des composites à matrice thermoplastique
Ce travail est dédié à l’étude d’une approche avancée basée sur la modélisation du comportement et de l’endommagement des composites à matrice thermoplastique sous chargement de traction, de cisaillement et de compression. En particulier, nous nous sommes intéressés à l’étude de l’endommagement couplé à la rupture des composites à matrice polypropylène renforcés de tissus en jute. L’augmentation de l’utilisation de ces composites dans l’industrie automobile et de sports requiert le développement de modèles constitutifs fiables pour prédire leurs réponses sous des conditions de chargement complexes. Actuellement, les modèles disponibles n’incluent pas le comportement non-linéarité et les instabilités des structures. Ce travail focalise sur le développement d’un modèle d’endommagement tenant en compte des non-linéarités matérielle et géométrique des ces composites. Ce modèle considère tous les dommages dans le plan : endommagement provoqué par la fissuration de la matrice ainsi que ceux dus à la rupture des tissus en jute dans les directions longitudinale et transversale. L’analyse de la propagation de l’endommagement, basée sur un vaste ensemble des résultats expérimentaux, combine différents modèles de la mécanique de l’endommagement afin de développer un modèle pour ces composites à matrice thermoplastique, dont la réponse des composites est gouvernée par un couplage entre l’endommagement et la rupture. Le modèle développé dépend des seuils d’endommagement, de flambage et de rupture des composites tissés provoqués par l’évolution de l’endommagement. Ce modèle est implémenté dans un logiciel d’élément fini (ABAQUS/Explicit) en utilisant la subroutine VUMAT. Les résultats des simulations présentés dans ce travail démontrent que le modèle développé peut prédire correctement la réponse statique obtenue par les mesures expérimentales. Les résultats des simulations, pour les post-flambages et les grandes déformations sont également bien prédits. Voir les détails
Mots clés : Matrice thermoplastique, endommagement, modelisation
COMPORTEMENT MECANIQUE DENOUVELLES RESINES HDPE DANS DES MILIEUX AGRESSIFS
Les polymères représentent une famille exceptionnelle de matériaux en raison de la variété de produits qui est possible d’en concevoir avec et la flexibilité des procédés de fabrication. L'utilisation de ces matériaux a permis de réaliser des gains substantiels sur les coûts, les temps de service et la maintenance. Malgré l'acceptation du polyéthylène (PE) comme une alternative économique pour les réseaux de tuyauterie, la sécurité reste une question clé. Cette étude porte sur la détermination des propriétés mécaniques d'une résine de HDPE à travers la paroi d’un tube. Des spécimens d'essai standard ont été fabriqués à des conditions spécifiques dans la direction longitudinale selon ISO-527. Les propriétés mécaniques sont mesurées en traction en utilisant une machine d’essai pilotée par ordinateur. Les résultats indiquent qu'il existe une nette évolution des propriétés mécaniques à travers la paroi du tuyau, ce qui confirme le comportement observé dans d'autres études de filaments de PE testés dans les conditions similaires. Ces variations sont attribuées à des gradients morphologiques et l'évolution des contraintes internes conférées par le procédé d'extrusion. Comme les tubes sont souvent exposés à des contraintes d'environnement sévères (UV et produits chimiques), qui induisent généralement des modifications de microstructure, de composition chimique ou de propriétés physiques du matériau. L'exposition du HDPE à des environnements oxydants, tels que le benzène ou autres solvants, est réalisée pour étudier les effets sur les propriétés mécaniques. Les conséquences des milieux agressifs sont discutées en fonction de la position de l'échantillon à travers l'épaisseur de la paroi du tube. Il semble que la dégradation est importante pour les solvants qui peuvent être trouvés à même le sol enterrement. Une atténuation du module d'élasticité et de la limite élastique jusqu'à 25% de la valeur initiale est observée. On pense que la dégradation des chaînes macromoléculaires (segmentation)combinée à un durcissement plastique seraient les promoteurs de l'effet de fragilisation. Une estimation de la durée de vie des tuyaux comportant des défauts est présentée sur la base des résultats fournis par une simulation par éléments finis. Le logiciel Phimeca est utilisé pour initier une étude de fiabilité sur la base de 3 cas: (i) KI critère limité par KIC, (ii) le cas PENT et (iii) le cas de croissance lente de fissures (SCG). L'indice de fiabilité (de β) a été évalué et discuté pour chaque cas en fonction de la longueur de la fissure, la pression de service et le paramètre géométrique adimensionnel représentant le rapport entre l'épaisseur de diamètre et le tuyau extérieur (SDR). Voir les détails
Mots clés : extrusion, tubes, polyéthylène, propriétés mécaniques, Cristallinité, fiabilité.