Génie mécanique
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.
CONTRIBUTION A L’ETUDE DU COMPORTEMENT MECANIQUE DES STRATIFIES PERLON- VERRE- ACRYLIQUE SOUS DIFFERENTES SOLLICITATIONS
L’étude du comportement mécanique des stratifiés perlon verre acrylique sous différentes sollicitations restent d’une importance et d’un intérêt certain et confirmé pour l’industrie biomédicale à usage orthopédique. Ce travail se rapportant à des études théoriques et expérimentales du comportement en statique et en fatigue a été mené sur des éprouvettes prismatiques d’un stratifié verre- perlon acrylique à usage orthopédique. Trois types d’architecture reposant des 3 types d’empilement symétrique ont été élaborés et caractérisés. L’étude statique a permis de mettre en évidence les effets des séquences d’empilement de la stratification et les influences significatives du sens de découpe des échantillons par rapport au sens de moulage sur le comportement et les propriétés mécaniques de ces stratifiés. Les résultats obtenus ont montré la nécessité de mieux comprendre et de maitriser les mécanismes d’endommagement de ces matériaux. L’aspect probabiliste de la rupture est décrit de façon satisfaisante par le modèle de Weibull à deux paramètres. Des essais de choc sur des éprouvettes entaillées ont permis d’évaluer la ténacité dynamique de ces produits en appliquant la méthode de J.G. Williams. L’effet de la forme d’entaille sur ce paramètre est mise en évidence. Les résultats des essais de fatigue répétée sur le produit à empilement 2P2V-2P se caractérisent par une dispersion importante. Celle-ci qui est la conséquence de l’hétérogénéité de la structure du matériau ainsi que de la dispersion de l’essai de fatigue lui même empêche toute prévision de la durée de vie avec une bonne probabilité à l’aide de la courbe de Wôhler. Voir les détails
Mots clés : stratifiés perlon verre acrylique, méthode de J.G. Williams, courbe de Wôhler
Etude du comportement tribologique des engrenages dentés moulés par injection
Les engrenages à denture droite soumis à des charges extérieures et des couples de transmission de mouvement engendrent des phénomènes d’instabilité géométrique et sont très sensibles aux défauts de forme causés par l’effet de moulage par injection. Une étude expérimentale a été menée pour la détermination de l’évolution d’usure sur ces engrenages qui sont soumis à des conditions de travail sévères. L’objectif assigné à ce travail permet l’évaluation de la fiabilité de ces éléments en fonction des défauts géométriques provoquant l’altération des engrenages. Un modèle mécanique de dégradation a été utilisé afin d'évaluer la probabilité de défaillance. La probabilité de défaillance a été estimée par la méthode FORM. Les résultats ressortis indiquent qu’il existe une réelle influence sur la durée de vie des dents d’engrenage en service (sans et avec défauts). Voir les détails
Mots clés : Moulage par injection, Engrenage, défaut, Fiabilité.
Influence de l’expression de l’estimateur du calcul de la probabilité de rupture sur les paramètres du modèle de Weibull lors des essais de traction directe sur une fonte grise.
Apprécié en fonderie, la fonte grise est un matériau intermédiaire dans la fabrication de l’acier utilisé pour tout type de pièce mécanique. Les avantages techniques et économiques de son emploi ont été décrits principalement pour les pièces moulées [1]. Ce travail traite du comportement en traction directe des échantillons en fonte grise à forte teneur en carbone à graphite sphéroïdal destinés pour des boucles à clé de nuance EN-GJS-500-7. L’aspect probabiliste de la ruine a fait l’objet d’une description quantitative utilisant le modèle de Weibull. Les éprouvettes de traction directe utilisées sont de forme haltère de 80 mm de longueur, 10 mm de largeur centrale élargie aux extrémités d’attache à 20 mm et d’épaisseur moyenne 3 mm. L’essai de traction a été mené à température ambiante et à vitesse constante jusqu’à la ruine de l’échantillon sur une machine universel de type Zwick MFL d’une capacité de 600 KN [2]. Voir les détails
Mots clés : fonte grise, rupture, Modèle de Weibull.
INFLUENCE OF MECHANICAL PARAMETERS ON THE TRIBOLOGICAL AND THERMAL BEHAVIORS OF STEEL-COMPOSITE CARBONE/CARBONE COUPLE
The tribological and thermal behavior of dry sliding contact steel composite carbone/carbone and steel-organic matrix composites are studied according to the parameters normal load, sliding speed, friction coefficient and test time. In the case of automotive braking, using a mathematical model, the surface temperature of contact was determined. Four normal forces, four sliding speeds and four friction coefficients were applied in this study. These parameters have a significant influence on the variation of average contact temperature. The results illustrate the evolution of the contact temperature according to the braking time. Voir les détails
Mots clés : Temperature, friction, steel, composite, Disc, Trim.
SIMULATION DE L’EFFICACITÉ OPTIQUE ET GEOMÉTRIQUE D’UN CONCENTRATEUR SOLAIRE CYLINDRO-PARABOLIQUE
L'utilisation des énergies solaires n'est pas liée uniquement à ses avantages économiques mais surtout à la protection de l'environnement ou il faut trouver des solutions aux problèmes de pollution (énergie propre). Dans la nature, il ya beaucoup de sources d'énergies renouvelables, l'énergie solaire est la plus importante. Le présent travail propose une étude numérique des performances optiques et géométriques d’un concentrateur cylindro-parabolique à eau, nous avans simulé la distribution du flux solaire autour du tube absorbeur à l’aide d’un logiciel SOLRACE en utilisant la méthode de Monté Carlo. La détermination des différents facteurs notament le modificateur de l’angle d’incidence, le facteur d’ombre et les perte d’éxtrimités permet d’avoir les performances optiques du concentrateur. Voir les détails
Mots clés : Concentrateur cylindro-parabolique, Facteur optiques et géométriques, Simulation.
PRISE EN COMPTE DE L’ASPECT NON LINÉAIRE DANS L’ANALYSE MODALE DES STRUCTURES MÉCANIQUES
La connaissance des caractéristiques modales est primordiale dans l’étude du comportement dynamique des structures. L’application de l’analyse modale a été souvent réservée au domaine linéaire. Cependant, la plupart des structures mécaniques, rencontrées dans la pratique, présentent un comportement plus ou moins non linéaire. L’aspect non linéaire est d’origines diverses, dépend de plusieurs facteurs et peut se manifester globalement (géométrie, propriétés mécaniques,…) ou localement (conditions aux limites, joints, …).Dans ce travail, nous avons applique l’analyse modale a des systèmes vibratoires discrets (masse-ressort) non linéaires d’aspect géométrique.Plusieurs méthodes ont été utilisées pour déterminer les paramètres modaux, a savoir :- Balance harmonique (analytique).- Variété de l’invariant de Shaw-Pierre (numérique).- Range Kutta d’ordre 4.Des programmes ont été établis sous matlab pour exploiter ces méthodes. Les résultats obtenus nous ont permis de préciser :- la limite entre les systèmes linéaires et non linéaires.- l’effet des conditions initiales et le paramètre non linéaire.- domaine d’application des méthodes permettant l’étude des systèmes non linéaires. Voir les détails
Mots clés : analyse modal, Non linéarité, vibration, Paramètres modaux (Fréquences et Modes propres)
Study of Composite with Metallic Matrix WC/W2C–20W–20Ni Realized by Spontaneous Infiltration ofthe Bronze Alloy Cu–30Mn–3P
The improved performance and duration of an impregnated tool for the mineral drilling requires thoroughunderstanding of the mechanisms involved in the consolidation of powder mixtures in the liquid phasesintering cycle (FPL). The elements used for the manufacture of the active parts of these tools are usuallymade from mixtures of loose powders based on WC/W–Ni. The spontaneous infiltration process is themost appropriate method offers a big possibility of shapes due to molding. It lets to have considerabledensity of the metal matrix composite (MMC) constituting the active head and increase its resistance toerosion and abrasion. This work consists to develop a metal matrix composite which can constitute theactive part of a drilling tool impregnated by the infiltration of industrial process SILP (Sintering byInfiltration of an appropriate mixture of Loose Powders). The mixture of loose powders (WC/W2C–W–Ni)is infiltrated under hydrogen by a manganese bronze (Cu–30Mn–3P) and then characterized by DTA,optical microscopy, SEM coupled with EDS, HRA hardness and micro-hardness Hv0.1. Voir les détails
Mots clés : Applied Mechanics, Behavior of Materials, Engineering Systems
Evaluation of surface quality by Fractal Dimension and VolumeParameters
This study aims, the evaluation of the surface quality by the fractal dimension "D" and volume settings (Vmp,Vmc, Vvv). Experimental work was conducted by process of surface mechanical treatment; in this case ballburnishing was applied on a commercial aluminum alloy material. Three parameters of regime were considered:"burnishing feed f", "burnishing force Py" and "burnishing ball diameter Db". Mathematical models wereidentified using the plans of multifactorial experiments "Box-Behnken" for prediction of fractal dimension "D"and volume parameters. Experimental and simulation results have enabled to show than the large diameter ballunder low loads and medium feed speeds, favors the elimination of peaks and reduction of fractal dimensionwhence quality improvement of surface. Voir les détails
Mots clés : burnishing, volume parameters, fractal dimension, experimental designs
Improvement of surface finish by ball burnishing:approach by fractal dimension
The surface roughness significantly affects the quality of parts and their functional properties suchas contact surface, as well as coating adhesion. The machined surface quality is evaluated byarithmetic deviation Ra which does not suffice to describe the surface irregularities. In order toapprehend these deficiencies a new technique based on fractal geometry was introduced. Toapply this concept an experimental work was carried out to characterise surface quality byfractal dimension ‘D’. The operations of burnishing ball were performed according to plans ofexperiments of ‘Box–Behnken’, an optimal regime was obtained and a mathematical model wascleared for predicting the fractal dimension ‘D’ as a function of treatment regime parameters.Furthermore, the application of optimal regime under several passes ‘i’ has enabled to examinethe evolution of ‘D’. The results confirm that fractal dimension ‘D’ has impact on surface qualityand tribological parameters. Voir les détails
Mots clés : roughness, fractal dimension, Burnishing process, Designs of experiments