Génie mécanique
Effects of surface texture on journal-bearing characteristics understeady-state operating conditions
Developments in microscopy have a profound effect on the resurgence of tribological applications at themicroscopic level. Using surfaces with controlled micro geometry may prove an effective approach toimproving bearing performance. It is consequently of interest to study the lubrication of journal bearingsystems taking into consideration the effect of surface geometry design. A numerical approach is used inthe analysis of texture effects on bearing characteristics. The results from investigating the performanceof bearing surfaces with spherical dimple textures suggest that contact characteristics such as minimumfilm thickness, maximum pressure, axial oil film flow, and friction torque may be improved through anappropriate surface texture geometry and appropriate textures distribution on the contact surface. Themain purpose of our work is to model and understand the evolution of journal-bearing characteristics withtextures. A rigorous methodology is recommended. The work is divided into two steps. The first oneserves to quantify the evolution of the characteristics with the texture parameters and to deduce theiroptimized values. The second step enhance the performance of the journal bearing by progressivelytaking into account the optimized values of texture parameters, especially the textures disposition. Voir les détails
Mots clés : textured surface, dimples, Hydrodynamic lubrication, journal bearing, Finite difference method
Damage modelling in thermoplastic composites reinforced with natural fibres under compressive loading
In this work, the compression failure of thermoplastic composites made of jute/polypropylene is investigatedby experimental and numerical studies. Two laminate specimen’s lengths with different fibre orientations have been considered to analyse this composite type response to a compressive solicitation. The applied numerical model permits to understand the mechanisms of damage and evolution in the laminate.The interlayer damage (delamination) and the intra-layer damage (matrix cracking) have been modelled bythe combined use of the Cohesive Zones model (CZM) and the Matzenmiller, Lubliner and Taylor (MLT)mechanical model. It was found that the loading conditions of laminates and the fibres orientation affect the compression failure load of the thermoplastic composites. Voir les détails
Mots clés : Jute/polypropylene, mechanical behaviour, damage, laminates, modelling
Etude expérimentale et analyse probabiliste du comportement à la rupture en traction de composites verre-perlon-acrylique à usage orthopédique
Les effets de la nature des séquences de la stratification ainsi que les influences significatives du sens de découpe des échantillons par rapport au sens du flux de moulage sur le comportement mécanique en traction d’une série de matériaux composites stratifiés sont mises en évidence à partir d’une analyse de leurs propriétés mécaniques. Ces stratifiés à usage orthopédique et à base de résine acrylique renforcée de couches de fibres de verre et de perlon sont disposées selon trois différentes architectures. Une importante dispersion est observée sur les résultats de mesure du module de Young et des contraintes à la rupture. Ces dernières montrent des valeurs supérieures dans le sens perpendiculaire à celui du flux de moulage. La mesure de la fragilité, la caractérisation du comportement à la rupture de ces stratifiés ainsi que l’aspect probabiliste de cette dernière sont décrits quantitativement à partir de l’application du modèle probabiliste à deux paramètres de Weibull. Le caractère fragile de la rupture de ces stratifiés est ainsi traduit par les faibles valeurs mesurées des modules de Weibull. Un constat des principaux mécanismes responsables de la rupture est dressé à partir des observations microscopiques des faciès de rupture des éprouvettes rompues. Voir les détails
Mots clés : stratification, Fibre De Verre, Perlon, Dispersion, Module De Weibull
New Approach to Modeling a planar flexible continuum robot simulating elephant trunk
Research on the modeling of continuum robots is focused on ways to construct the geometric models, while maintaining maximum specificities and mechanical properties of the robot. This paper presents a new approach of geometric modeling of continuum planar multi- sections robots, assuming that each section is curved in a circular arc, while having inextensible central axis of the structure. The direct geometric model is calculated analytically, whereas the extreme points (used in calculating the inverse geometric model) of each section are calculated numerically using a particle swarm optimization (PSO) method. One advantage of this method is to simplify the mathematical calculations and transform the complex problem into a simple numerical function; which allows the knowledge of the form of the central axis of the robot. Simulation examples using this method are carried to validate the proposed approach. Voir les détails
Mots clés : Flexible Continuum Robot, central axis, PSO, Khalil Klifinger method
A numerical investigation of both thermal and texturing surface effects on the journal bearings static characteristics
Journal bearing characteristics modellization has been investigated in this paper for both cases of texture presence or absence onto the bearing surface. The thermal effect has been studied. The used numerical approach in this analysis is finite difference method. The textured bearing performance enhancement passes essentially by a minimum film thickness and a friction torque improvement through an appropriate surface texture geometry and right texture distribution on the bearing surface. It is found that the simulations results are in good concordance with those issued from the literature. The obtained results by considering the temperature effect are more realistic. Voir les détails
Mots clés : Journal bearings, Reynolds equation, Hydrodynamic lubrication, Stribeck curve, texture
DETERMINATION OF THE PARAMETERS THAT CONTROL THE LAMINAR MIXED CONVECTION IN A SQUARE CAVITY (Pr = 0.015)
This work consists to a parametric study of heat transfer in laminar mixed convection inside a square cavity. Our objective is the determination of a parameter that able to locate the transition between the forced, mixed and natural convection for a low Prandtl number fluid (Pr = 0.015). The proposed geometry is a cavity with moving left vertical wall which is maintained to cold temperature and with the right fixed wall at hot temperature. The horizontal walls are adiabatic. The governing equations of this problem are: the equation of conservation of mass, the Navier Stokes equations and energy conservation equation. These differential equations are discretized by the finite volume method on a staggered grid and the SIMPLE algorithm was used for the iterative procedure.The numerical simulations were made for a wide range of Reynolds numbers (1 ≤ Re ≤ 600), and Grashof (29.2 ≤ Gr ≤ 685800). The frontiers of transition from one regime to another regime of convection (forced-mixed and mixed-natural) were determined by a modified Richardson Number. Finally, we found that the parameter which specifies the natural convection regime is Gr/Re1, 58194 and for the forced convection regime is Gr/Re1, 50235. Voir les détails
Mots clés : square cavity, low Prandtl number, modified Richardson Number
Contribution à l’évaluation du champ thermique relatif à l’arc électrique de soudage
Ce travail présente les résultats des études théoriques et expérimentales des arcs électriques de soudage dans les procédés de soudage à arc sous protection gazeuse, GTAW (Gas Tungsten Arc Welding)/TIG (Tungsten Inert Gas) et GMAW (Gas Metal Arc Welding)/MIG-MAG (Metal Inert Gas – Metal Actif Gas) en polarité directe et inverse. Le comportement, le mode de fonctionnement et la stabilité des arcs électriques de soudage influencent la qualité du soudage et déterminent la productivité du procédé de soudage. Les paramètres de soudage tels que le courant, la tension d’arc, la longueur d’arc et le type d’électrode ainsi que leurs diamètres jouent un rôle important dans le comportement et la stabilité des arcs électriques et, de ce fait, dans la détermination de la qualité finale du produit soudé. Dans ce travail, la physique de l’arc et le phénomène de la formation des gouttes et leur déposition sont étudiés et le rôle de chaque paramètre de soudage, influençant le comportement de l’arc de soudage et le processus de transfert de métal, a été analysé. Du fait de la forte interdépendance entre les paramètres de soudage, le travail expérimental a été entrepris de sorte à isoler l’effet de chaque paramètre pour l’étudier individuellement. L’imagerie rapide a été utilisée afin de visualiser le plasma d’arc ainsi que le transfert du métal. La spectroscopie a été utilisée pour la détermination des températures des densités électroniques du plasma. Le taux de Fe dans le plasma a été aussi déterminé par des techniques spectroscopiques. L’étude est complétée par le diagnostic électrique. L’analyse, des vidéos et des images obtenues, permet d’extraire d’importantes informations géométriques concernant le plasma, les électrodes et les gouttes métalliques. Les images, de bonne qualité, obtenues avec un agrandissement appréciable permettent de déterminer le diamètre et le volume des gouttes ainsi que la fréquence de détachement de ces dernières. Le travail expérimental permet ainsi de déterminer et de corréler les paramètres de soudage influençant le transfert du métal au sein des plasmas de soudage. En se basant sur les résultats de l’imagerie rapide, la densité du courant de soudage a été déterminée expérimentalement en utilisant un montage adéquat. Les expériences menées montrent que, pour un courant et un fil de soudage donnés, la stabilité du plasma et le mode de transfert de métal dépendent fortement à la fois du courant et du gaz de protection utilisé. La méthode des volumes finis a été utilisée pour déterminer la distribution de la température dans le plasma de soudage et les résultats obtenus sont comparés avec les résultats expérimentaux. Voir les détails
Mots clés : arc de soudage, GMAW, GTAW, spectroscopie, imagerie rapide
Contribution à l’étude d'endommagement des pipes en composites hybrides sollicités en flambement
Sur la base d’une modélisation adaptée de type mécanique de la rupture, il est possible de prévoir par simulation numérique le comportement résiduel des pipes endommagés ou contenant des défauts de fabrication, dans les domaines de pré et post flambage global. Ce travail vise à trouver le rapport entre les sollicitations et le comportement du pipe en matériaux composites hybrides, en utilisant la méthode des éléments finis. Dans cette étude nous envisageons l’évaluation de l’endommagement dans le tube en composite hybride, estimation et la validation du modèle de calcul numériques. Pour la modélisation nous utilisons l’implantation des subroutines sous abaqus. Voir les détails
Mots clés : flambement, matériaux composite, MEF, endommagement, pipes
Contribution à la modélisation dynamique d’un robotflexible bionique
Dans cette thèse, nous abordons un thème en robotique très intéressant et d’actualité en sesens où il concerne une étude sur la modélisation dynamique d’un robot flexible bionique enutilisant de nouveaux algorithmes. La présence d’élasticité, la disposition des actionneurs etles liens flexibles à une grande influence sur la dynamique du robot. La position de l’axe del’actionneur dans ce cas est différente de celle de la structure du robot classique, le nombre dedegrés de liberté à contrôler est ainsi multiplié par rapport au cas des robots rigides. Cettedifférence peut être modélisée de manière simplifiée en introduisant la rigidité du systèmerégie par les lois de la mécanique des milieux continus. Voir les détails
Mots clés : robot flexible continuum, modélisation géométrique, cinématique, dynamique, robot redondant
Etude comparative du comportement tribothermique des contacts électrodynamique secs Cuivre-Graphite et Graphite- Graphite
Dans les moteurs électriques le contact sec Cuivre-Graphite est utilisé. Durant le fonctionnement des balais en graphite s’usent et écourtent la durée de vie du couple. L’usure des balais augmente avec le temps, ceci engendre des phénomènes d’arcs électriques. Ce phénomène détériore les éléments du couple. L’augmentation de la température à l’interface affecte des propriétés thermiques et tribologiques du couple. Cette élévation est favorisée par l’augmentation des paramètres mécanique, fonctionnels et/ou électriques. Le phénomène d’oxydation est activée, la croissance de la couche d’oxyde augmente et joue un rôle important dans le comportement tribothermoélectrique du couple. A fin de faire une comparaison avec d’autre couples tribothermoélectrique et dans le but de mettre en évidence certain mécanismes résultant du fonctionnement du couple ; on étudiera en plus le couple graphite-graphite dans les mêmes conditions que le premier. Pour ce faire, on utilisera un tribomètre pion-disque sur lequel on montera un dispositif pour assurer le passage du courant électrique. Pour confronter les résultats expérimentaux obtenus des modèles seront élaborés et/ou utilisés. Des techniques récentes seront utilisées pour observer et analyser les faces frottantes des matériaux ainsi que les particules d’usure issues du frottement. Voir les détails
Mots clés : cuivre, graphite, usure, température de contact