Génie mécanique

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Contribution à l’évaluation du champ thermique relatif à l’arc électrique de soudage

Amar BOUTAGHANE (2012)
Thèse de doctorat

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

Leila Belgacem (En préparation)
Thèse de doctorat

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

Ammar AMOURI (En préparation)
Thèse de doctorat

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

Abdeldjalil BENFOUGHAL (En préparation)
Thèse de doctorat

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

Modélisation dynamique d’un robot parallèle forme de plusieurs modules empiles

Amar AMOURI (2011)
Mémoire de magister

Le travail développé dans ce mémoire concerne la modélisation du robot parallèle hybride, ce robot se compose de plusieurs modules empilés (ces modules peuvent être différents par leurs dimensions). Pour la modélisation dynamique d’un module parallèle, la méthode utilisée prend en compte la dynamique des chaines cinématiques et de la plate-forme de ce module. La dynamique de la plate-forme est calculée en fonction des variables cartésiennes de la plate-forme, tandis que les modèles dynamiques des chaines cinématiques sont calculés en fonction des variables articulaires, ce choix permet d’obtenir des relations moins compliquées que le calcul des deux dynamiques dans l’espace articulaire. Ensuite, nous avons étudié la modélisation du robot parallèle hybride constitués de plusieurs modules parallèles montés en série. La méthode utilisée est une méthode récursive basée sur le calcul des efforts appliqués sur les différents modules de la structure les uns par rapport aux autres et faisant intervenir les efforts provenant de l’environnement extérieur. L’étude présentée se compose de plusieurs parties à savoir : géométrique, cinématique et dynamique d’un robot parallèle hybride à n étages. Afin d’illustrer les différentes étapes de la modélisation on a réalisé des simulations en Matlab pour le cas particulier d’un robot parallèle comportant trois module de dimensions différentes. Voir les détails

Mots clés : robots parallèles, modélisation géométrique, cinématique, dynamique

Élaboration et caractérisation d’un matériau multi-phase WC-W-NI obtenu par le procédé d’infiltration spontané de poudres libres. Application : matrice des outils de forage brasée au taillant PD

Zoheir BOUTAGHOU (2012)
Mémoire de magister

Le procédé non conventionnel du frittage de poudres libres (non compactées) par infiltration est souvent utilisé pour réaliser la partie active des trépans monoblocs comme les outils en PDC (Polycristalline Diamond Compact). Cette technique de moulage s’impose en raison des spécificités mécaniques et hydrauliques relatives au forage pétrolier des profils géologiques tendres. La géométrie complexe de l’outil impliquant, notamment, la brasure des pastilles PDC sur la matrice infiltrée, nécessite l’optimisation des paramètres liés au mélange de poudres, au liant utilisé et au cycle de frittage imposé. Le mécanisme de densification prépondérant correspond à l’attraction capillaire entre les poudres libres et le liant métallique utilisé. Les structures des composites obtenues, pour le même alliage, sont semblables à celle consolidée par frittage en phase liquide. Ce travail s’intéresse essentiellement à l’évolution microstructurale du mélange de poudres libres WC/W2C-5W-5Ni au cours de l’infiltration par deux liants métalliques, à savoir ; le cupromanganèse Cu-30Mn-1P et le bronze allié Cu-15Sn-3Ni. Nous avons caractérisé les différentes zones du composé formé afin de mettre en évidence l’effet de la gravité sur la réactivité des éléments de la poudre sur la microstructure. La morphologie et la répartition des éléments constituant la matrice sont établit par MEB (Microscope Electronique à Balayage) couplé à l’EDS (Energy Dispersive Spectroscopy). Nous avons discuté particulièrement, l’effet de la dissolution des particules de Ni sur la microsutructure finale du composite. Des profils de concentration et des cartographies X établis par EDS et des profils de dureté HRA et microdureté HV0.1 sont réalisés dans le sens de l’infiltration. Nous avons, en outre, réaliser et caractériser des brasures des composites obtenues par infiltration avec les substrats des taillons en PDC (cermet WC-Co) au niveau des interfaces. Voir les détails

Mots clés : infiltration, poudres libres, frittage, matrice, PDC, brasage

Etude des déformations résiduelles dans les anneaux de tubes enpolyéthylène haute densité.

Afefe AZZI (2012)
Mémoire de magister

Internal stresses generation within extruded pipe walls is a consequence of the manufacturing process thermo- mechanical. In order to study the evolution of these deformations caused by residual stresses in ring specimens were prepared in the laboratory from the pipe of High Density Polyethylene (HDPE) and sectioned along of generator. The obtained specimens were classified into two types according to the period of rest after machining. The experimental procedure consists in measuring the deformation over time according to the width of the specimen. It was observed that from the value 3.2 mm in width, the deformation remains constant. This corresponds to the state of plane strain. Strain-time curves show a typical creep behavior of viscoelastic materials partially crystalline was mathematically modeled with acceptable tendency coefficient.Standard test specimens were machined in specific conditions according to ISO-527 in both longitudinal and transverse directions. The mechanical properties are measured in tensile tests on an enslaved piloted machine by computer. The results indicate that there is a clear evolution of the mechanical properties, which confirms the behavior observed in studies on polyethylene specimens tested under the same conditions. The technology for the preparation of polyethylene pipes for the transport of natural gas, based on the method of extrusion from a material flow to reach the melting temperature. Cooling pipes is generally by conveying water showers so convective heat and this generates a large internal stress state which redistribute the outer surface to the inner necessarily causing gradients in different properties. Voir les détails

Mots clés : Extruded pipe, polyethelene (HDPE), residual deformation, creep behavior, residual stress

Analyse tribologique et thermique d’un matériau composite carbone-carbone dans un contact électrique

Abdeldjalil BENFOUGHAL (2010)
Mémoire de magister

Pour comprendre et maitriser les phénomènes lies au frottement solides, la mécanique ne peut seule les éclairer. C’est pourquoi on a recours non seulement à la mécanique, mais également a la physique des solides à la thermodynamique et la chimie.On connaît l’intérêt de l’étude de frottement ; en effet, le frottement gêne nos travaux quotidiens : il diminue le rendement des machines et se traduit également par la dégradation et la détérioration des pièces tournantes. Aussi, il apparaît nécessaire d’étudier le frottement dans le but de maîtriser, soit en de le diminuer (cas le plus général), soit en vue de l’accentuer(cas de freinage).L’objet de ce travail, est donc d’étudier le frottement d’un matériau composite carbone/ carbone utilisant un contacte électrique d’un conducteur fixe a un système, qu’il s’agisse de collecteurs de type motrice (réseaux ferroviaires) ou de balais sur les moteurs électriques.Le développement a partir des années 1980 a conduit a un emploie de plus en plus intéresser , plus particulièrement ,a des collecteurs en matériaux composites, renforces par des fibres de carbones .aujourd’hui , le développement de la technologie fait que le courant qui circule a travers des aires de contact glissantes et de plus en plus intense ; l’optimisation de la géométrie du collecteur nous apparait nécessaire et il nous a semblé intéressant d’étudier le frottement et l’usure du matériau " taffetas carbone " dans le but d’obtenir : - un bon passage du courant ;- Une usure faible du matériau en fibres du carbone ;- Une température du collecteur peu élevée, impliquant une bonne dissipation thermique.L’objectif de ce travail consiste donc à étudier, a la fois le comportement tribologique et thermique d’un matériau composite en fibre de carbone. Voir les détails

Mots clés : tribologie, contact sec, composite, frottement, température de contact, usure

COMPORTEMENT MECANIQUE ET RUPTURE DU HDPE SOUS ENVIRONNEMENTS CONTROLES

Latifa ALIMI (2007)
Mémoire de magister

Nowadays, the high density polyethylene resins (HDPE) are generally transformed into pipes and assemblies on a large scale to build the natural gas distribution and transmission systemsThe polymeric materials are largely used by various industrial applications like the transport of liquids under pressure.Several researches are centred on the development of new resistant and durable resins in the aggressive environments. It is the case of the high-density polyethylene. This study relates to the preparation and the test ofthe standards specimens machined under specific conditions. The adopted norm is ISO 527. The effect of the corrosive conditions like solvents containing benzene and the bases is discussed according to the exposure times.The results are expressed in the form of mechanical properties standards (E, σy, σCD, σu, Ɛy ). It arises that deterioration is significant and varies proportionally at the exposure time. Attenuation of E and E, σy, can arrive up to 25% of the starting value. On the level mechanisms, it is advanced the degradation of the molecular chains (segmentation) and also the hardening under the effect of external forces. Voir les détails

Mots clés : polyethylene, Pipe, mechanical properties, pipe wall, aggressive environment, degradation

INTERACTION DES STRUCTURES TOURBILLONNAIRES AVEC LA COUCHE LIMITE DANS UNE CAVITÉ DIFFÉRENTIELLEMENT CHAUFFÉE

Mohamed CHAOUR (2010)
Mémoire de magister

Le transfert de chaleur par convection constitue, jusqu’à présent, unprincipe de base de nombreuses applications industrielles. La présenteétude conduit à l’analyse de la convection naturelle turbulente Ra > 109dans une cavité parallélépipédique tridimensionnelle remplie d’air, lesdeux parois verticales opposées sont différentiellement chauffée àtempérature constante, les autres parois sont adiabatiques. La méthodedes volumes finis à été utilisée afin de discrétiser les équations del’écoulement en convection naturelle en régime turbulent.Les résultats obtenus sont pertinents, car ils montrent que pour unnombre de Pr = 0.71 et en faisant varier les configurations, le nombre deRayleigh et le flux de chaleur, engendrant par conséquent une grandeinfluence sur le transfert de chaleur à l’intérieur du domaine d’étude, et ledéclenchement de l’instabilité due aux interactions des structurestourbillonnaires avec la couche limite. Voir les détails

Mots clés : convection naturelle, volumes finis, parallélépipédique