Génie mécanique

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et

Etude des Propriétés Mécaniques et de la Ténacité du Polyéthylène Haute Densité Destiné au Revêtement des Pipelines de Gaz

Zelmati Djamel (2005)
Mémoire de magister

Pour bien étudier l’influence de la morphologie des matériaux polymères sur la variabilité  des propriétés mécaniques et de la rupture, nous avons pu déterminer la ténacité à l’amorçage au mode I des PEHD destinés aux revêtement des pipelines gaz, en utilisant des corrélations qui permettent d’obtenir la ténacité à partir des critères en termes de contraintes et des critères énergétiques.   L’étude montre l’influence de l’épaisseur de la couche de revêtement ainsi que la vitesse de chargement sur la variabilité des propriétés mécaniques, et qu’il est possible de mesurer expérimentalement le facteur d’intensité de contrainte en état de contrainte plane  égale à 0.954 , on se basant sur des courbes d’évolution de la contrainte ultime en fonction d’un coefficient englobant la géométrie de l’éprouvette et la longueur de la fissure, ainsi que la mesure expérimentale de la ténacité représentée par  égale 87.95 KJ/m2 , observée par des essais de traction sur les éprouvettes parallélépipèdes d’épaisseur 1mm présentant des longueurs d’entailles différents. Voir les détails

Mots clés : matériau polymère, PEHD, ténacité, facteur d'intensité de contraintes, intégrale J

Study of The Reliability of A Composite Used In The Knee Prosthesis

L. Alimi, M. Boulkra, N. Sassane, S. Boukhezar, M. HASSANI, K. Bedoud, K. BEY  (2019)
Publication

In orthopedic surgery, the effectiveness of the implants used, such as hip and knee prostheses, depends mainly on their geometries and the type of loading to which they are subjected. In this work a probabilistic approach is chosen to study the reliability of a composite structure used in the manufacture of knee prostheses. The purpose of integrating reliability concepts is to consider uncertainty in several aspects including loading and material properties. The reliability index β is an excellent indication of durability and safety for given operating conditions. β is obtained using failure probability and a mechanical model. The critical stress intensity factor (Kc) is adopted as a criterion to the maximum limit of a numerically calculated KI. The results presented are discussed according to the length of the crack (a), and the limit load used. Voir les détails

Mots clés : Reliability analysis, critical stress intensity factor, crack length, load, reliability index

Experimental study of chemically aged HDPE pipe material in toluene-methanol mixture and distilled water

Latifa ALIMI, Kamel CHAOUI, Nacira Hamlaoui, and Khouloud Bedoud  (2019)
Publication

Studying the aging phenomenon of plastic pipes presents simultaneously an economic achievement and a technical challenge for water and natural gas transportation systems. Ver y often, they are exposed to aggressive environmental agents such as UV rays, ambient oxygen, acids, bases and some other so lvents, altering the material microstructure, its physical and chemical properties. The high density polyethylene (HDPE) material degradation and loss of performance are usually the consequence of unwanted changes in mechanical behaviors leading to lower resistance. In this s tudy, we examine the effects of distilled water (DW) and a mixture of toluene-methanol (TM) in contact with an HDPE pipe. Morphological properties such as crystallinity and oxidation induction time (OIT) are in vestigated using DSC method. Tensile tests and thermal analysis show that the TM mixture is much more absorbed by the resin as compared to DW. An increase in crystallinity is observed as established from literature for other organic solutions. Finally, the study gives an idea about property variances and their evolution as a function of the pipe thickness which c an be used as an estimation of the structural heterogeneity of the product. Voir les détails

Mots clés : Pipe; HDPE; Aging; Distilled Water; Toluene-Methanol Mixture; Crystallinity; OIT

ETUDE DE LA REACTION D’UN GUIDE DE LIGNE D’ARBRE SOUMIS A UNE SURCHARGE SOUDAINE

MASMOUDI Youssef Amine (2018)
Thèse de doctorat

During the last decades, technological development has been directed towardsimproving the performance of mechanical systems to preserve the environment, lighten theinstallations and reduce their production costs. The aeronautical field has particularlyexperienced a significant development concerning the air conditioning systems in aircraft.The key component of these systems is the turbomachinery operating in rotation byaerodynamic bearings. Actually, in flight of the aircraft, these bearings may submit to suddenoverloads due to take-off, landing, turbulence or air holes, which can lead to dysfunction ordamage to these systems. The present work concerns the theoretical study of the dynamicbehavior of air foil bearings subjected to sudden external overloads. It is thus a question oftreating the case of an air bearing constituted of a flexible corrugated foils bearing housing(bumps) supporting a rigid rotor. In order to avoid any possible dry contact between the rotorand the housing, due to sudden or severe external excitations, these foils tend to be deformedby widening the reduced air film thickness. As for numerical modeling, starting from thehypothesis of the mechanics of thin viscous films and the mechanics of continuous media, thedynamic behavior of the air is given by the compressible Reynolds equation. The study of thedynamic behavior of air foil bearing is carried out by modeling three different parts: the air,the rotor and the structure. The fluid behavior is expressed by the unsteady Reynoldsequation, the movement of the rotor is obtained by the fundamental law of dynamics and thedeformations of the structure are determined by a simplified mechanical approach. Thetemporal dynamic problem can be solved using the Verlet algorithm which reducescomputational errors. This algorithm obviously includes the nonlinear air-structure interactionby applying finite difference discretization in implicit scheme and Newton Raphson’s method.The stability of the rotor without external excitations and the convergence of calculations tovalidate the program, are presented. In theory, different cases of external excitation areintroduced to the algorithm to see their effect on the trajectory and on the temporal behaviorof the rotor. Finally, a parametric study combining the influence of external excitations,operating conditions and stiffness of the flexible structure all on the operation stability anddynamic behavior of air foil bearing is presented. Voir les détails

Mots clés : Air foil bearing, elasto-aerodynamic, dynamic behavior, external excitations, compliance, rotor stability

Aeroelastic analysis of the air foil bearings in steady state

Youcef Amine MASMOUDI, Ammar Haiahem  (2018)
Publication

In recent decades, turbomachinery has known a special development with the aim of lightening rotating components of machinery and preserving the environment all for improving operating performances. The key elements in the turbomachinery are the air foil bearings that support rotors rotating at high speeds. In this paper, we are interested in the aero-elastic study of air foil bearing in stationary régime. The deformable structure contains a corrugated foils (bumps) fixed on a top-foil rigid which forms with rotor and air an elasto-aerodynamic contact. Numerical modeling was developed based on the Reynolds equation and an elastic deformation model of the bump depending on aerodynamic pressure, bump geometry and its mechanical proprieties. This problem non-linear is resolved using finite difference discretization and Newton-Raphson method. Finally, the calculations show the pressure distribution and field of film thickness as well as other fluid-structure interaction characteristics due to the functional conditions. Voir les détails

Mots clés : air bearing, aero-elastic, foil structure, film thickness, charge capacity

Inspections, statistical and reliability assessment study of corroded pipeline

O. Bouledroua, D. ZELMATI, M. HASSANI  (2019)
Publication

The purpose of this work is to examine some points of views on the burst pressure standards assessment for a pipeline with internal and/or external corrosion defects. The proposed work contains three major parts. First, we used several analytical and numerical methods with the use of Ansys Software. The goal is presenting different aspects concerning burst pressure standards computation of real burst test. The second part shows an experimental study in order to check the inspections standards using an intelligent pig tool over a 48?km of a pipeline located in Algeria. All detected defects in the corroded pipeline are statistically analyzed. The final part, the reliability index β of the corroded pipeline subjected to internal pressure is estimated by using the SORM reliability approach. Voir les détails

Mots clés : Corroded pipeline burst test, Probability of failure, Failure assessment diagram, Finite Element Analysis

Remaining Life Estimation of the High Strength Low Alloy Steel Pipelines by Using Response Surface Methodology

D. ZELMATI, O. GHELLOUDJ, M. HASSANI, A. AMIRAT  (2019)
Publication

This paper presents a probabilistic study to estimate the remaining lifespan of cracked steel pipeline by using the response surface technique. The purpose is to assess the reliability index of the high strength low alloy steel (HSLA) pipelines for a limit state function without closed-form. The implicit objective function is approximated by a polynomial representing a quadratic response surface and the assessment of the failure probability is obtained using Second order reliability method (SORM). The presence of a semi-elliptical crack defect in the longitudinal direction of the pipe steel will intensify the stress field at the crack tip and will decrease the limit state function. Exhaustive and costly tensile and Charpy V notch tests prepared from the longitudinal direction of the parent tube were achieved in order to study the mechanical behavior of API X70 steel grade and integrating the uncertainties of the engineering model parameters through their probabilistic densities. The assessment of the stress intensity factor is conducted by using the finite element methods. The estimation of the reliability index and the probability of failure are carried out by coupling the mechanical model, and the finite element method based on the commercial code ABAQUS. This coupling based on the response surface methodology, could be used as a decision making support for any repair or replacement of the damaged pipeline. Voir les détails

Mots clés : Reliability, Elliptical crack, Response surface, Uncertainties

Etude mécano-fiabiliste des propriétés mécaniques et ténacité des pipelines en acier revêtus

Zelmati Djamel (2018)
Thèse de doctorat

Malgré le développement des modèles de calcul de la durée vie des pipelines en acier pour le transport des hydrocarbures, sous corrosion localisée et défauts de fissuration, il existe encore un manque d'informations sur la corrélation entre les deux paramètres principaux caractérisant la géométrie du défaut à savoir sa profondeur et sa longueur.Le présent travail est une contribution à l’étude mécano-fiabiliste des propriétés mécaniques et de la ténacité des pipelines en acier, afin d’évaluer la durée de vie restante des conduites en acier pour le transport des hydrocarbures, et de corréler les deux paramètres dimensionnels à travers un paramètre commun qui est l'indice de fiabilité. Dans un premier temps, l'étude est menée en appliquant d’une part les méthodes analytiques basées sur le modèle d’Irwin, la méthode B31G, la méthode B31G modifiée, la procédure SINTAP, la méthode DNV-RP-F101, et d’autre part, les méthodes numériques au moyen du Code de calcul Abaqus. Puis dans un deuxième temps, la probabilité de défaillance exprimée par un indice defiabilité β, de la canalisation corrodée, soumise à une pression interne, est estimée en utilisant les méthodes de fiabilité FORM/SORM. Par ailleurs, des analyses de sensibilité ont été réalisées pour différentes géométries de défaut, afin d’identifier le degré d’influence de chacun des paramètres élémentaires de calcul impliqués respectivement dans les modèles analytiques et numériques. Après dans un troisième temps, une étude comparative entre les résultats de fiabilité des pipelines obtenus par couplage des méthodes d’évaluation de la fiabilité avec des modèles mécaniques baséssur les standards les plus utilisés, a permis de nous informer d’une manière réaliste et explicite surles modèles standards.Enfin, l’approche mécano-fiabiliste dans l’étude des propriétés mécaniques et de la ténacité des pipelines en aciers est conclue à travers la corrélation de la durée de vie du pipeline au moyen del’indice de fiabilité β en fonction de la longueur et la profondeur de la fissure. Cette corrélation permet de faire une comparaison directe des modèles de calcul utilisés et donc peut être un outil d’aide à la décision dans la détermination d’un programme d’actions de maintenance préventive ou curative dans les meilleurs délais et en toute sécurité. Voir les détails

Mots clés : pipelines, corrosion, défaut, normes de calcul, Indice de fiabilité, Sensibilité variables

Contribution à l’étude de l’endommagement des pipes en matériaux composites hybrides sollicités au flambement

Belgacem Leila (2018)
Thèse de doctorat

La grande utilisation des coques cylindriques dans les secteurs civils ainsi que militaires, justifie le grand intérêt porté à l’étude des phénomènes de flambage et post-flambage de ces structures. Malgré leur forme géométrique simple, les ambigüités rencontrées dans la compréhension et la maitrise de ces phénomènes en demeure toujours et nécessite d’être élucidées davantage. En effet, même si les équations de base ont été introduites depuis longtemps, l'analyse de ce phénomène ne cesse de prendre de l’ampleur grâce au développement des techniques de calcul modernes.Dans ce travail, l’étude du comportement au flambement des pipes en matériaux composites hybrides est proposée. Notre but principal est de prévoir numériquement le comportement résiduel des pipes endommagés ou contenant des défauts de fabrication. En utilisant la méthode des éléments finis, cette étude vise à trouver le rapport entre les sollicitations et le comportement des structures considérées avec et sans présence de défauts, tel que; fissure et perforation, et d’évaluer en outre leur endommagement. Voir les détails

Mots clés : Pipe en composite, endommagement, Paramètre de flambage, délaminage, Analyse par éléments finis

Experimental investigation of notch effect and ply number on mechanicalbehavior of interply hybrid laminates (glass/carbon/epoxy)

Leila Belgacem, Djamel Ouinas, Jaime Aurelio Viña Olay, Antonio Argüelles Amado  (2018)
Publication

The great advantages of hybrid composite materials reside in the synergistic effect of their constituent materialsand that make them very attractive for advanced applications. Nevertheless, the interactive effect of the intrinsicproperties of each element further complicates understanding of their behavior. In this study, an experimentalanalysis of the mechanical behavior of interply hybrid laminates (glass/carbon/epoxy) and the estimation of thehybridization effect with respect to mono-reinforced laminates were carried out. It has been found that theincorporation of 25% carbon fibers in the glass/epoxy laminates contributes significantly to improving theirtensile mechanical properties but they degrade as the number of glass plies increase. In addition, investigationswere carried out on the sensitivity of these materials to geometric imperfections. To this end, the influence of acircular notch has been highlighted. From the results obtained, it was found that the greatest loss of properties isrecorded for the hybrid materials; however, they remain the most resistant. Voir les détails

Mots clés : Hybrid composite materials, laminates, notch, mechanical properties