Aéronautique
Simulation of cracks detection in tubes by eddy current testing
The means of detection must ensure controls either during initial construction, or at the time of exploitation of all parts.The Non destructive testing (NDT) gathers the most widespread methods for detecting defects of a part or review the integrity of astructure.In the areas of advanced industry (aeronautics, aerospace, nuclear …),assessing the damage of materials is a key point to control durability and reliability of parts and materials in service.In this context, it is necessary to quantify the damage and identify thedifferent mechanisms responsible for the progress of this damage. It is therefore essential to characterize materials and identify the most sensitive indicators attached to damage to prevent their destruction and use themoptimally.In this work, simulation by finite elements method is realized with aim to calculate the electromagnetic energy of interaction: probe and piece (with/without defect). From calculated energy, we deduce the real and imaginary componentsof the impedance which enables to determine the characteristic parameters of a crack in various metallic parts. Voir les détails
Mots clés : Eddy Current, Non-destructive testing (NDT), Cracks, Finite, Element Method
Three-dimensional simulation of 304L steel TIG welding process: contribution of the thermal flux
In this study, we focus on the determination of the heat transfer properties in Tungsten-Inert-Gas welding (TIG) problem combining an experimental and a three-dimensional simulation approaches. Optimal conditions are used to weld stainless steel (304L) sheets in butt configuration. Both instrumental monitoring and metallographic investigation of the welded material are carried out. The modelling of the heat source is performed by a mobile Gaussian surface source exhibiting a bi-elliptical shape. This source is implemented in a three-dimensional finite element model to compute heat flux and temperature fields. The comparison between the experimental and numerical thermal cycles shows a fair agreement. Predicted temperature fields and heat flux distributions are discussed. Conversion of isotherms into microstructural information shows that the size of the fusion zone is four times smaller than the heat affected zone dimension. The metallographic analysis confirms the expected microstructural evolutions but highlights differences between observed and predicted extents of the heat affected zone. Voir les détails
Mots clés : Finite elements method, Three-dimensional heat fluxAjout mot clé, TIG welding, 304L steel, Heat affected zone, Fusion Zone
Simulation des Flux Thermiques lors du soudage TIG et prédiction de la taille des zones du cordon dans les tôles d’Acier 304L, Partie A : Evolution 2D.
La connaissance du flux thermique et du champ de température lors d’un procédé de soudage est primordiale pour toute étude du comportement thermique ou mécanique (ou métallurgique) des soudures. Dans le présent travail (Partie I), on détermine les vecteurs du flux thermique et le champ de température, à travers une simulation bidimensionnelle du phénomène de transfert de la chaleur, lors du soudage TIG (tungsten Inert Gas) des tôles d’acier. Ainsi, on prédit l’étendu des zones thermiques critiques d’un cordon de soudure. Le calcul est effectué par la méthode des éléments finis. La source de chaleur du soudage TIG est modélisée par une source Gaussienne surfacique de forme bi-elliptique. Le maillage optimal du calcul ainsi que les rayons optimaux du modèle source thermique sont recherchés et déterminés. Parmi les résultats numériques présentés, on a les cycles thermiques à quelques points proches au cordon de soudure sur la tôle, où ils ont été l’objet d’une validation expérimentale. La comparaison avec l’expérimental de ces différents cycles thermiques montre une bonne concordance. Cela a permis la prédiction de l’étendu des zones critiques du cordon, lors du soudage, et comparer à d’autres références. Ces résultats servent aussi à toutes études du comportement mécanique ou métallurgique ultérieurs. Voir les détails
Mots clés : soudage TIG, Flux thermique, acier 304L, MEF, température.
Simulation des Flux Thermiques lors du soudage TIG et prédiction de la taille des zones du cordon dans les tôles d’Acier 304L, Partie B : Evolution 3D.
Dans le présent travail, on s’intéresse à la détermination des vecteurs du flux thermique en 3D et leur comportement ainsi que le champ de température, à travers une simulation tridimensionnelle du phénomène de transfert de la chaleur, du problème de soudage TIG. Le soudage concerne les tôles d'acier inoxydable 304L ayant un usage aéronautique. La modélisation de la source de chaleur lors du soudage est effectuée par une source Gaussienne surfacique mobile de forme bi-elliptique. La méthode des éléments finis tridimensionnels a été utilisée à travers le code du calcul ANSYS® pour effectuer les calculs et la simulation du phénomène. Une investigation sur le maillage optimal du calcul et sur les rayons optimaux du modèle source thermique sont menés. Un travail d’expérimentation du soudage est aussi effectué permettant de caler le modèle numérique et d’autre part de faire une validation expérimentale des calculs accomplis. La comparaison avec l’expérimental des différents résultats du calcul numériques montre une très bonne concordance et aussi bien une prédiction de la taille du bain de fusion lors du soudage. Les évolutions de champs de température, les cycles thermiques, les vecteurs flux thermique et les étendus des zones à risques (ZF et ZAT) sont bien reconnus et discernés pour cet acier. Ces résultats peuvent servir à toutes études complémentaires du comportement mécanique ou métallurgique ultérieurs. Voir les détails
Mots clés : Flux thermique, MEF, 3D, soudage TIG, Acier 304L.
PSO Optimization with Autoregressive Modeling and Support Vector Machines for Bearing Fault Diagnosis
As an effective tool in pattern recognition and machine learning, support vector machine (SVM) has been adopted abroad. In developing a successful SVM classifier, extracting feature is very important. This paper proposes the application of Autoregressive Modeling to SVM for feature extraction. To improve the classification accuracy for bearing fault prediction, particle swarm optimization (PSO) is employed to simultaneously optimize the SVM kernel function parameter and the penalty parameter. The results have shown feasibility and effectiveness of the proposed approach Voir les détails
Mots clés : machine learning, Support vector machine, SVM, Autoregressive Modeling, feature extraction
Simulation & Expérimentation en Soudage Etude du Comportement Thermique et Mécanique des Métaux à Usage Aéronautique.
La mise en œuvre de nouvelles techniques d’assemblage, en remplaçant le rivetage par le soudage, permet l’allègement des structures et des appareils à usage aéronautique. Dans le présent travail, l’intérêt est porté sur l’étude de deux procédés de soudage importants et récents qui sont le soudage par friction malaxage FSW et par l’arc électrique TIG. Dans un premier temps, une étude du comportement thermique de quelques métaux soudés par le procédé TIG, est menée. Une modélisation et des simulations numériques du transfert thermique sont réalisées, mettant en évidence l’apparition des zones à risques et l’effet des différents paramètres de soudage. Une étude expérimentale du soudage est ensuite présentée permettant une validation des résultats numériques. Dans un second temps, la conception et la réalisation d’un outil de soudage par friction malaxage FSW (Brevet 2007) sont effectuées. Des essais de soudage ont été menés par la suite avec succès. Les cordons de soudure obtenus par ces deux procédés ont été caractérisés par différentes techniques et leurs propriétés mécaniques ont été déterminées. Voir les détails
Mots clés : thermique, 3D, Essais mécaniques, acier, MEF, soudage TIG, soudage FSW, source de chaleur, alliage d’Aluminium
Étude du comportement thermique et mécanique des matériaux aéronautiques par des méthodes numériques: application au soudage de structure métallique
L’assemblage par soudage des constructions et des structures métalliques à usage aéronautique, tend vers l’utilisation intense de procédés de soudage modernisés tels que le soudage par l’arc électrique TIG et par friction malaxage FSW. Pour réduire le poids des appareils et des structures métalliques, il est envisagé dans les recherches actuelles de remplacer le rivetage par le soudage. Dans le présent travail, l’intérêt sera porté sur l’étude de ces deux procédés. Dans un premier temps, une étude du comportement thermique induit par le procédé de soudage TIG est menée. L’effet thermique important produit par la fusion des parties à assembler, crée dans la structure des zones à risques. Une modélisation et une simulation numérique adéquate du transfert thermique sont réalisées mettant en évidence l’effet des différents paramètres de soudage. Une étude expérimentale permettant une comparaison et une validation des résultats est ensuite présentée. Les résultats expérimentaux trouvés sont en bon accord avec les résultats numériques obtenus. Aussi, une étude du comportement mécanique des tôles soudées par le procédé TIG est faite sur la base d’essais de traction réalisés sur des éprouvettes normalisées ; elle a permis de s’initier à l’étude du comportement du matériau analysé. Dans un second temps, une étude de conception et de réalisation d’un nouvel outil de soudage par friction malaxage FSW est effectuée (Brevet [Aissani 2007]). Des essais de soudage ont été menés par la suite avec succès ; les joints de soudure réalisés ont été examinés et contrôlés par des tests CND (Contrôle Non Destructif). Enfin, une caractérisation mécanique et métallographique des cordons de soudure obtenus, par ces procédés, nous a permis de déterminer les propriétés mécaniques des soudures et la comparaison selon ces procédés. Voir les détails
Mots clés : soudage TIG, soudage FSW, ZAT, ZF, cycle thermique, champ thermique, acier 304L, alliage d’Aluminium
Design and Optimization of Friction Stir Welding Tool
In Friction stir welding, the tool geometry plays a fundamental role to obtain suited microstructures in the weld and the heat affected zone. In this work, for obtaining an excellent weld appearance without void, cracking, or distortion, an attempt was made to select proper FSW tool for aluminium alloy. So, we have included in the tool a safety system aimed at avoiding premature damage, and allowing the measure of applied pressure. The improved tool was tested on AA2024-T4 and AA7075-T6 aluminum alloys sheets. The weld quality has been evaluated by means of a microstructure analysis and micro-hardness measurements. The capacity to increase the welding speed, the changes of the crystalline plans orientation in the mixed part of thermo-mechanically affected zone and grains sizes observed in micrographics underlines the effect of the pin geometry and its displacement. The micro-hardness curve shows good mechanical properties. Finally, obtained results show welds of very good qualities. This study opens new interesting perspectives. Voir les détails
Mots clés : Aluminium, Design, Friction Stir Welding, Metallography, Micro-hardness
Thermal Simulation and Experimental Characterizations of Aeronautic Stainless Steel Welded by TIG process.
In order to study the thermal behaviour of aeronautic stainless steel welded by TIG process, we have improved the energetic distribution formulation by adapting the geometric configuration into a bi-elliptic form with Gaussian surface heat flow distributions of the welding source. The Thermal transient fields and thermal cycles are evaluated to determine dimensions of the risky zones (Heat Affected Zone and Fusion Zone) and the welded joint is characterized by tension tests, micro-hardness (Hv) and micrographics. A metallographic analysis is prepared to differentiate all zones as well as the grain sizes, and to confirm theirs widths. Computations are carried out by finite volume method, where thermo-physic’s properties and boundary conditions are in function of temperature. The reliability of the model is evaluated by the comparison of the simulated results with those obtained by thermal cycle recordings to evaluate the size of the risky zones. Both, theoretical and experimental approaches have good agreement and give an enhancement of a previous work. Voir les détails
Mots clés : Aeronautic stainless steel, Mechanical and metallurgical characterization, TIG welding, Thermal simulation
Contribution A La Modélisation Du Soudage TIG Des Tôles Minces D’acier Austénitique 304L Par Un Modèle Source Bi- Elliptique, Avec Confrontation Expérimentale. (Contribution to the establishment of a TIG survey of thin sheet metal steel austenitic 304L by a source bi-elliptical model, with experimental confrontation)
Ce travail contribue dans la modélisation du phénomène du soudage de l'acier inoxydable Austénitique 304L, afin d'étudier le comportement thermique d'un joint de soudure, obtenu par le procédé de soudage à l'arc électrique TIG (Tungsten-Inert-Gas). Le modèle simulant la source d'énergie de soudage, utilise une distribution surfacique Gaussienne du flux de chaleur provenant de l'arc électrique. La forme de cette source est supposée circulaire pour un premier cas et de forme bi-elliptique pour un second cas, tout en procédant à l'évaluation des champs et cycles thermiques à chaque instant, pour déterminer l'étendu des zones à risque, et l'effet de la vitesse de soudage sur ces dernières. Permettant ainsi de remonter par la suite, aux problèmes de contraintes résiduelles et déformations générées dans l'assemblage soudé. L'équation de chaleur régissant le problème est discrétisée par la méthode des volumes finis. Les calculs sont effectués en considérant que les propriétés physiques et thermiques ainsi que les conditions aux limites de convection et rayonnement, sont dépendante de la température. Pour évaluer la précision du modèle, une comparaison avec des mesures expérimentales de température d'un essai de soudage a été effectuée, les résultats indiquent un bon accord. Voir les détails
Mots clés : soudage TIG, acier 304L, source thermique bi-elliptique