Mécanique
Contribution à l'étude des paliers en régime hydrodynamique instationnaire : influence des états de surface
Actuellement, il y’a un fort besoin de faire des machines plus efficaces par la localisation et la réduction des pertes de puissance. Les plus importantes pertes dans une machine proviennent des paliers. Les paliers lisses sont utilisés pour supporter une charge radiale et présentent plusieurs avantages tels que le faible frottement et l'usure, une bonne dissipation de la chaleur par l'huile, et la réduction du bruit et des vibrations. Leurs lubrification est vraiment importante car un contact entre les surfaces provoquerait une usure rapide. Utilisant des surfaces avec une micro-géométrie (texture) contrôlée peut être une approche efficace pour améliorer les performances de roulement. Le but principal de l’étude c’est de modéliser et de comprendre l'évolution des caractéristiques statiques d’un palier lisse avec la présence de textures sur les surfaces de contact de celui-ci. L’analyse des surfaces industrielles en lubrification exige une mesure détaillée de l’état des surfaces, un maillage raffiné et des calculs importants, aussi bien qu’une substantielle puissance de calcul numérique. La méthode numérique de type différences finies décrite dans le présent travail, est utilisée pour étudier l'effet en lubrification hydrodynamique d'une surface comportant des textures sur les caractéristiques d’un palier lisse. Voir les détails
Mots clés : tribologie, palier lisse, méthode des différences finies, conditions aux limites de Reynolds, méthode de Gauss–Seidel, texture, lubrification hydrodynamique
Comportement mécanique des nouvelles résines HDPE dans des milieux agressifs
Les polymères constituent une famille remarquable de matériaux de par l’extrême variété des produits qu’il est possible d’en concevoir et la flexibilité des différents procédés de mise en œuvre. Le recours à ces matériaux a permis de réaliser des gains substantiels sur les coûts, les délais d’utilisation et les interventions. En dépit de l’acceptation du polyéthylène comme alternative économique pour les réseaux de tubes, la sûreté de fonctionnement reste une question fondamentale, et son utilisation requiert l’aptitude à déterminer les propriétés intrinsèques en fonction de l’utilisation et des conditions de service requises par le dimensionnement. Cette étude traite la détermination du comportement mécanique d’une résine HDPE à travers la totalité de l’épaisseur d’un tube à gaz. Des éprouvettes normalisées ont été usinées dans des conditions spécifiques suivant la norme ISO-527 dans le sens longitudinal. Les propriétés mécaniques sont mesurées en traction sur une machine asservie et pilotée par ordinateur. Les résultats indiquent qu’il y a une nette évolution des propriétés mécaniques à travers la paroi tubulaire, ce qui confirme le comportement observé dans d’autres études relatives à des filaments de polyéthylène testés dans les mêmes conditions. Ces variations sont imputées aux gradients morphologiques et à l’évolution des contraintes internes imparties par le procédé d’extrusion. Aussi, dans cette étude, nous confrontons les mesures macroscopiques (mécaniques) avec les mesures obtenues par DSC.La durabilité des structures en PE est également une notion importante à prendre en compte dans l'estimation de leur durée de vie. En effet, elles sont souvent exposées à des contraintes environnementales sévères (exposition aux UV, aux produits chimiques, etc…), qui induisent en général une modification de la nature même du matériau (microstructure, état physique, composition chimique, etc…). L’exposition du HDPE à des milieux acides et oxydants est réalisée pour une durée déterminée et les propriétés mécaniques sont mesurées sur une machine asservie. L’effet des milieux agressifs comme les solvants à base de benzène et les bases est discuté en fonction de la position de l’éprouvette à travers l’épaisseur du tube. Il ressort que la dégradation est importante pour les solvants pouvant se trouver dans le sol d’enfouissement. L’atténuation du module d’élasticité et de la limite élastique peut atteindre jusqu’à 25% de la valeur initiale. Au niveau mécanismes, il est supposé que la dégradation des chaînes macromoléculaires (segmentation) combinée au durcissement plastique favorise la fragilisation sous l’effet de forces externes présentes dans l’environnement. Voir les détails
Mots clés : caractérisation mécanique, tube en polyéthylène, module d’élasticité, déformation, extrusion, morphologie, milieux agressifs, oxydation, dégradation, rupture
Étude de l’amorçage et de la propagation d’une fissure dans un cordon de soudure avec la méthode intégrale en utilisant les modèles de forces cohésives
Dans ce travail, on s’intéresse à l’étude de l’amorçage et de la propagation d’une fissure localise au milieu du cordon de soudure. La fissure et parallèle à la face supérieur et supposé se propager dans la direction x, le cordon de soudure et d’une largeur h et supposé infinie dans la direction x, la plaque supérieur et la plaque inférieur sont infinies dans les deux directions x et y, l’ensemble est soumis à un chargement dans la direction y à l’infinie sur la face supérieur et sur la face inferieur, la fissure est sollicité en mode III (mode anti-plan). La modélisation de l’amorçage et la propagation de la fissure se fait par une méthode semi-analytique ou les équations d’équilibre sont résolues et les solutions sont transformées à l’aide des transformées de fourriers standards en une équation intégrale singulière, la singularité induite par la fissure apparais dans l’équation intégrale, et le chargement appliqué apparais comme un second membre, l’équation intégrale est résolue numériquement. Les résultats obtenus seront confrontés, dans un premier temps, à ceux obtenus par des codes de calcul éléments finis fiables telqu’Abaqus, Ansysou le Code-aster et dans un deuxième temps, ils seront confrontés à l’expérimental. Voir les détails
Mots clés : joints soudées, fissure, MDR, équation intégrale singulière, MEF, modèles de forces cohésives
Étude de la structure et du comportement des alliages aéronautique soudes par friction malaxage FSW
Les alliages aéronautiques sont utilisés dans le cadre de l’allégement des structures de transport particulièrement l’aluminium et le titane. Cependant, ces alliages sont difficilement soudables par voie classique. Le soudage par friction malaxage (FSW) est un procédé d’assemblage réalisé à l’état solide. Cette caractéristique lui confère d’importants avantages lorsqu’il est comparé aux procédés de soudage par fusion couramment utilisés dans l’industrie. L’objectif de ce projet de recherche est d’augmenter le capital de connaissances fondamentales relatives au procédé afin de mieux comprendre les phénomènes physiques se produisant lors du soudage. Pour atteindre cet objectif, un premier volet est consacré à l’étude théorique du procédé, alors qu’un second porte sur la caractérisation microstructurale et mécanique de joints obtenus dans diverses conditions de soudage. Afin de mieux caractériser la soudure, il est nécessaire d’évaluer la répartition des contraintes résiduelles induites dans celle-ci. Voir les détails
Mots clés : FSW, alliages aéronautiques, défauts, contrôle non-destructif, microstructure, contraintes résiduelles
Modélisation du comportement et de la rupture des composites a matrices thermoplastiques
Dans ce travail de recherche, on se propose d’étudier le comportement, l’endommagement et la rupture des composites à matrice thermoplastique. Dans un premier temps, on s’intéressera à la modélisation du comportement thermomécanique de ce type de matériau. Par la suite, on inclura l’endommagement mécanique des thermoplastiques. Une fois le modèle formulé et implémenté dans un code de calcul, on passera à la modélisation des différents modes de rupture qui peuvent survenir au cours du chargement de ces matériaux en choisissant une méthode de calcul adéquate (MEF, XFEM, méthode sans maillage…). Voir les détails
Mots clés : fibres, composite thermoplastique, modélisation, Abaqus, endommagement, rupture
Étude expérimentale et numérique de l’état mécanique (contraintes résiduelles) et de la résistance a la corrosion des assemblages soudes en acier inoxydable duplex
L'acier inoxydable austéno-ferritique (dit : Duplex) est un acier commercialisé de manière significative depuis de nombreuses années. Il allie de bonnes propriétés mécaniques et une grande résistance à la corrosion. Vu que les phases de l’acier austéno-ferritique ont des comportements mécaniques différents (limites d’élasticité et écrouissage), une déformation plastique, homogène ou hétérogène, va créer une distribution interne de contraintes. Cette distribution de contraintes peut être déterminée par les techniques de diffraction. Ce sont les seules méthodes capables de mesurer les déformations élastiques dans chacune des phases dans un matériau cristallin. L’objectif de cette recherche consiste à proposer et valider une démarche mettant en œuvre la technique de diffraction des rayons X afin d’analyser et de comprendre le comportement mécanique de chaque phase d’un acier inoxydable austéno-ferritique soudé suivant différents procédés et paramètres, tel que l’énergie de soudage et le nombre de passes réalisées. Voir les détails
Mots clés : acier 2205, énergie de soudage, contraintes résiduelles, diffraction, propriétés mécaniques
Étude de l’influence des concepts de la mécanique de la rupture sur l’endommagement des matériaux soudes
L’objectif de ce travail est d’évaluer en premier lieu la résilience dans les trois zones d’un joint de soudure et d’estimer la ténacité du matériau par la méthode de passage de la résilience à la ténacité dans la zone de transition ductile-fragile des matériaux. La plage de températures des essais devait permettre d’obtenir des mesures de la ténacité du palier inférieur jusqu'au début de la courbe de transition. Ensuite une étude sur la déchirure et la fatigue des joints de soudure sera faite. Voir les détails
Mots clés : endommagement, déchirure, joint de soudure, hétérogénéité, fatigue
Impact des conditions d'usinage sur les paramètres technologiques régissant le processus de coupe et sur les propriétés mécaniques des matériaux polymères.
Analyse des phénomènes physiques régissant le processus de coupe lors de l’usinage des matériaux polymères. Il s’agit notamment d’étudier l’effet des conditions d’usinage sur les paramètres technologiques gouvernant le processus de mise en forme par enlèvement de matière.Etude du comportement des propriétés mécaniques des matériaux polymères sous l’effet des conditions d’usinage, on Détermine un modèle mathématique de prédiction, exprimant la relation entre les paramètres d’entrée et ceux de sortie lors de l’usinage des matériaux polymères on termine par une analyse de l’Interaction entre les paramètres technologiques et les propriétés mécaniques. Voir les détails
Mots clés : Usinabilité, rugosité, Effort de coupe, Polymères, Essais Mécaniques.
Simulation des problèmes liés aux procédés de mise en forme de matériaux composites par les méthodes naturelles
Depuis une dizaine d’années, de nouvelles méthodes numériques, alternatives à la méthode des éléments finis, ont été développées. Ces méthodes, appelées « méthodes sans maillage » sont récentes et ne sont qu’en cours de développement. L’objectif visé dans ce projet est de développer l’une de ces méthodes que nous pensons qu’elle sera convenable pour des applications numériques dans la modélisation des discontinuités d’un matériau composite. L'application de la méthode des éléments naturels (NEM) pour les problèmes aux limites en deux dimensions, de petits déplacements élastostatiques est présentée. Le modèle discret du domaine se compose d'un ensemble distinct de nœuds N, et une description polygonale de la frontière. Dans la méthode des éléments naturels, les fonctions d’approximations et les fonctions de tests sont construites en utilisant l’interpolation du voisin naturel. Ces interpolations sont basées sur les Diagrammes de Voronoï de l'ensemble des nœuds N. Les interpolations sont régulières () partout, sauf aux nœuds où ils sont. L’interpolation de NEM est strictement linéaire entre deux nœuds sur la limite de l'enveloppe convexe, ce qui facilite l'imposition de conditions aux limites essentielles. Un déplacement à base de la procédure Galerkin est utilisé pour obtenir un système discret d'équations linéaires. Application de NEM à divers problèmes, qui comprennent, poutre Timoshenko et l’interface bi-matériau pour les estimations des champs de contraintes et de déplacements sont présentés. Excellent accord obtenues avec les solutions exactes (analytiques). Voir les détails
Mots clés : matériaux composites, interpolation de voisin naturel, méthode des éléments naturels, diagrammes de Voronoï de 1er et 2eme ordre, triangle de Delaunay, élastostatiques
Comportement au vieillissement et a la restauration par traitement thermique de l’acier inoxydable austenoferritique SAF 2205
Les aciers inoxydables duplex avec une microstructure ferrito - austénitique offrent une bonne combinaison de résistance à la corrosion par piqûres et de haute résistance qui ne sont pas réalisables de façon concomitante en utilisant une seule phase classique telle que les aciers inoxydables austénitiques ou ferritiques. L’acier inoxydable duplex utilisé dans cette étude est un alliage ayant une microstructure stable constitué d'environ 48 % de ferrite et 52% d'austénite à température ambiante. Afin d'étudier le vieillissement et la restauration de cet acier et leurs influences sur les propriétés mécaniques, des traitements de vieillissement à 850 ° C (après recuit à 1080 ° C et 1120 ° C et 1250 ° C) ont été réalisés pendant des durées différentes. Enfin, un traitement de recuit a été réalisé, pour tous les échantillons, à 1080 ° C pendant 60 minutes afin de dissoudre les précipités et restaurer l’équilibre des phases d/g de l'acier 2205. Les échantillons ont été soumis à des tests d'impact et de mesures de dureté avant et après tous les traitements. Enfin, les changements de microstructure en raison des traitements ont été étudiés par microscopie optique et électronique. Les résultats ont montré que le traitement de vieillissement a eu un effet négligeable sur la dureté. En outre, des modifications considérables en termes de précipitation de particules intermétalliques néfastes ont été observées dans la microstructure lors du vieillissement qui a conduit à une diminution significative de la ténacité. La formation de la phase intermétallique σ a été reconnue comme la principale raison des changements observés. Voir les détails
Mots clés : aciers inoxydables Duplex, vieillissement, restauration, ténacité, phase sigma