Génie mécanique
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
CORRECTION DU COMPORTEMENT CINEMATIQUE D’ORIENTATION RELATIVE ENTRE PIECE/OUTIL POUR LES MACHINES A 5 AXES
Les surfaces complexes peuvent être trouvées dans de nombreuses applications industrielles telles que les pièces d’automobile, les coques de bateaux ou les pièces d’aérospatial. L’usinage de telles surfaces nécessite une machine à 5 axes.Vu le compromis entre la variété des configurations cinématiques de ces machines et le large domaine d’usinage des surfaces complexes existe un problème majeur qui est l’orientation d’outil pour le suivi sans contrainte du chemin non linéaire d’outil, parmi ces contraintes en site : l’interférence, et la collusion. L’objectif de cette thèse est de corrigé le comportement d’orientation relatif entre pièce /outil pour les machines à 5 axes et ceci par l’analyse approfondie des différentes cinématiques des MO 5axes, l’application des algorithmes de génération du chemin d’outil en position (CL) et en contact (CC), l’étude des phénomènes d’interférence et de collusion par les algorithmes d’orientations et en fin proposition d’un model de réseau de neurones pour la correction d’orientation d’outil pour l’usinage à 5 axes. Voir les détails
Mots clés : Usinage des surfaces complexes, les machines à 5 axes, orientation d’outil, réseau de neurones, interférence et collusion.
Etude numérique de la convection mixte turbulente Application à la ventilation des cavités chauffées
Ce travail s’inscrit dans le cadre d’une étude numérique de la convection mixte turbulent dans une cavité carrée ventilée, les parois de la cavité considérée sont maintenues adiabatique à l’exception de la paroi verticale droite qui est munie de trois ailettes dissipant la chaleur à une température constante. Les équations du phénomène considéré sont établies et discrétisées par la méthode des volumes finies.La turbulence est modélisée par le model k-ε standard. Le code Fluent est appliqué pour intégrer ces équations sur chaque volume de contrôle. L’algorithme Simple est utilisé pour la discrétisation des termes couplés de la pression - vitesse. Les résultats obtenus montrent que la variation de la position d’entrée et de sortie de l’air dans la cavité et la distance entre les blocs ainsi que le nombre de Richardson ont des effets importants sur la structure de l’écoulement et sur le nombre de Nusselt moyen. Voir les détails
Mots clés : Convection mixte, Cavité Carrée, Volumes Finies, Model k-ε Standard
APPROCHE EXPERIMENTALE ET NUMERIQUE DES ASSEMBLAGESCOMPOSITES A BASE DE FIBRE DE CARBONE
Ce travail étudie l'évolution des modes d’endommagement et les mécanismes de ruptures d’un assemblage boulonné en composite tissé fibre de carbone/époxy. Trois types de configurations sont étudiées : [0°,45°,0°,45°], [0°,45°,0°,45°]s et [0°,45°,0°,45°,0°]s. Afin d’analyser le comportement mécanique globale de l’assemblage, des essais de traction monotone sont effectués. L'évolution de l'endommagement est suivie simultanément par émission acoustique (A.E) et la corrélation d'image numérique (D.I.C). Les signatures acoustiques des quatre modes d’endommagement sont identifiées à savoir la fissuration matricielle, la décohésion fibre-matrice, le délaminage et enfin la rupture des fibres ; puis ils sont confirmées par des observations microscopiques au microscope électronique à balayage (MEB). Ces analyses combinées des données de ces deux techniques sont utilisées pour : - Identifier les différentes phases de comportement global et la chronologie d’endommagement des assemblages boulonnés. - Détecter les points d’amorçage et les phases de propagation des défauts. - Maitriser le processus d’endommagement des composites. Une analyse numérique par éléments finis est bien été étudiée en utilisant un modèle de matage pur et modèle d’assemblage boulonné. L’analyse microscopique sur des stratifiés sollicités en matage a permis d’établir la cinétique de l’endommagement par matage. Le matage est décrit comme un phénomène essentiellement dû à des micro-flambements de paquets de fibres à 0° et à +45°. Ces micro-flambements (ondulation hors plan) sont initiés en bord de trou et entraînent par la suite des délaminages et la rupture du stratifié. Les fibres à 0° jouent un rôle majeur dans la tenue au matage mais les plis à +45° (situés à l’extérieur du stratifié) interagissent avec la tenue des plis à 0° en s’opposant à la fissuration des plis à 0°.Mots clés : Composite woven, émission acoustique, assemblage boulonné, corrélation d'image numérique, endommagement. Voir les détails
Mots clés : Mots clés : Composite woven, émission acoustique, assemblage boulonné, corrélation d'image numérique, endommagement.
Étude de l’influence des traitements thermiques sur les paramètresultrasonore : Application à la caractérisation non destructive des matériaux
L’efficacité des ultrasons dans le domaine de la caractérisation non destructive desmatériaux a été largement prouvée. Leur domaine d’application s’étend et sediversifie de jour en jour. Ils représentent un outil de choix pour la détermination del’état de contrainte de certains éléments dans les assemblages industriels. En effet, laprésence de contraintes mécaniques et/ou traitement thermique dans une structureinflue directement sur les paramètres de propagation des ultrasons dans lesmatériaux. L'analyse ultrasonore des matériaux est basée sur un principe simple de laphysique : le mouvement de n'importe quelle onde sera affecté par le milieu danslequel elle se propage. Ainsi, des changements d'un ou plusieurs des quatreparamètres facilement mesurables (temps de transit, atténuation, diffusion et spectredes fréquences) associés au passage d'une onde de haute fréquence à travers lematériau peuvent souvent être corrélés avec des changements des propriétésphysiques telles que la dureté, le module élastique, la densité, l’homogénéité, ou lastructure du grain. L’objet de ce travail porte sur l’étude de l’influence des traitements thermiques desmatériaux sur certains paramètres ultrasonores tels que la vitesse de propagation, lecoefficient d’atténuation et le décalage en fréquence de certains modes depropagation.L’objectif est mettre au point une technique non destructive pour remettre auxcaractéristiques d’un matériau par les mesures expérimentales d’un ou plusieursparamètres ultrasonores. Voir les détails
Mots clés : cnd, traitement thermique, vitesses de propagation, coefficients d’atténuation, décalages en fréquence
Modélisation Numérique du comportement à l’endommagement d’un matériau composite
In this thesis, we focused on the development of micromechanical model specific to plain woven composite in order to predict their progressive damage , where the law of material behavior is considered as nonlinear elasto-plastic (this depend on tensile test results) . The first part of the work will be conducted to elaborate plain woven composite specimen and perform tensile test. After that micromechanical model would be developed in order to determine the initial effectives elastic modulus from homogenization techniques, of RVE, which can be used to relate between Mico scale and Macro scale. Subsequently, an incremental formulation of the unit cell method will be considered taking into account the evolution of plasticity and damage. The implementation of investigated approach will be achieved through finite element code and the validation of the model will be considered in the case of a quasi-static loading. Voir les détails
Mots clés : Woven composite, damage, plasticity
Analytical Modeling of the Behavior of Composite Structure Subjected to Combined Tensile and Moment Loading
The present work is a contribution in assessment of the security factor of the structures made from composites materials in order to work within safe conditions. In the first step, a Matlab code is developed in order to develop a mechanical model able to predict the mechanical behavior of the high performance composite material without necessity to the expensive experimental test. In the second step, an analytical modeling is performed for the composite structure subjected to a tensile load in the longitudinal direction and a moment in the transversal direction in order to assess the strain and the stress fields in all layers of the composite material and evaluate the security factor in all plies. Meanwhile, the new mechanical model can be used as a tool decision in design and maintenance in order to check the integrity of the composite structure. Voir les détails
Mots clés : composite, laminate, integrity, security factor, moment loading
Optimization of the number of layers for a fixed thickness of a composite material subjected to compression loading
In this paper, the effect of varying the number of layers for a fixed total thickness is investigated. In order to conserve the integrity and the safety of a multilayers composite structure, the search of the optimal number of layers in the cross section, induced the low stress-strain field intensity, is strongly recommended. Meanwhile, this study aims to show how the mechanical response of a multilayers composite plate loaded on a compression in the axial direction, changes when the number of layers increases from for a fixed total thickness. Voir les détails
Mots clés : security factor, stress-strain field, Composite material, Compression loading
Study of the Bioactivity of Hydroxyapatite Elaborated
This work presents a study on the elaboration and characterization of Hydroxyapatite obtained from bovine bone calcined at 900°C for 3 hours with a particle size of around 125 μm and sintered at 1100°C. A prepared biological solution (Simulated Body Fluid, SBF), to study the biological response of our elaborated powder.We carried out a characterization by scanning electron microscopy (SEM) in order to observe the formation of the apatite layer during the immersion time. Voir les détails
Mots clés : hydroxyapatite, SBF, Biological response, Osteoconductivity