Physique

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Simulation du transfert thermique et de l’écoulement de la matière lors du soudage par friction malaxage FSW d’un métal

Moustafa BOUKRAA (En préparation)
Thèse de doctorat

Le soudage par friction malaxage «Friction StirWelding» (FSW) est une nouvelle technique d’assemblage à l’état solide breveté en 1991. Ce procédé utilise le principe de la conversion de l’énergie mécanique en énergie thermique par frottement d’un outil spécifique avec les pièces à assembler. Le travail de thèse proposé consiste dans un premier temps, en la modélisation et la simulation des phénomènes thermiques apparaissant lors du soudage FSW permettant de voir l’influence des différents paramètres du procédé (vitesses, efforts,…). Par la suite, on s’intéressera à la modélisation de l’écoulement de la matière autours de l’outil de soudage et au couplage avec le phénomène thermique (effet thermo-hydrodynamique). Ce qui permettra d’estimer la géométrie de l’écoulement ainsi que les champs thermiques et dynamiques à l’état quasi-stationnaire. Voir les détails

Mots clés : FSW, modélisation, cycles thermiques, écoulement de la matière

Contribution à l’étude de la texture, l’anisotropie et le comportement mécanique des soudures d’alliage du titane TA6V

Brahim MEHDI (En préparation)
Thèse de doctorat

L’utilisation des alliages de titane dans la fabrication des composants des structures aéronautiques est de plus en plus courante et ne cesse de s’accentuer pour des raisons d’allègement de la masse des appareils et de leurs bonnes caractéristiques mécaniques et de résistance à la corrosion. Du fait qu’une grande partie de ces applications utilise le soudage comme procédé de fabrication ou de maintenance, la compréhension des mécanismes microstructuraux se produisant dans le joint soudé et de leurs conséquences mécaniques est un facteur primordial dans leur mise en œuvre.Le sujet de thèse proposé a comme objectif l'étude de l'effet des paramètres du procédé de soudage sur l'évolution de la texture cristallographique et sur l'état des contraintes résiduelles dansles joints soudés de l'alliage TA6V. Voir les détails

Mots clés : texture ; anisotropie, comportement mécanique, soudures, TA6V, tôles, contraintes résiduelles

Étude du comportement hydrodynamique du bain fondu lors du soudage à l’arc électrique

Abdelhalim ZITOUNI (En préparation)
Thèse de doctorat

Dans cette étude, on s'intéresse aux mouvements du métal fondu dans le bain de fusion crée lors du soudage à l'arc TIG, sans métal d’apport. Ces mouvements sont initiés par des forces d'origines physiques différentes qui conditionnent l'allure mouillante ou pénétrante du joint soudé. La prise en compte de ces forces d'entraînement permet d'estimer de manière plus précise la forme et la morphologie du bain fondu ainsi que l’étendu de la ZAT.A travers ce sujet, nous envisageons d’utiliser un modèle mathématique approprié basé sur les équations du transfert thermique et de Navier Stocks pour décrire l’écoulement du fluide dans le bain fondu créé par l'arc électrique du soudage TIG. Ce modèle permet de résoudre les équations couplées de l’écoulement de fluide laminaire et du transfert thermique gérant le comportement des différents courants au sein du volume fondu. Voir les détails

Mots clés : soudage TIG, arc électrique, bain de fusion

Élaboration et caractérisation des couches minces sur les aciers par les méthodes non destructives

Aicha ZIOUCHE (En préparation)
Thèse de doctorat

La surface d’un matériau est le siège de nombreuses interactions avec l’environnement. Les propriétés physico-chimiques des surfaces et des interfaces jouent donc un rôle déterminant vis-à-vis des performances globales des matériaux, tant d’un point de vue de l’adhésion, que de la corrosion, de l’usure, … Les revêtements et le traitement de surface permettent d'accroître de manière considérable les propriétés d'un produit, que cela concerne les aspects esthétiques ou techniques.Le domaine couvert par les traitements de surface est ainsi vaste. On peut définir par traitement de surface toute opération qui, par une modification structurelle ou par l'apport d'un matériau à la surface d'un produit, en modifie les caractéristiques. Il résulte une modification du matériau et en particulier de sa propriété fonctionnelle mécanique, électrique et optique.L’objet de notre travail consiste dans l’élaboration des conches mince sur certains aciers. Une approche sera effectuée sur l’optimisation des différents paramètres pouvant affecter le dépôt sur le matériau de base ainsi que les procédés mis en œuvre pour améliorer les caractéristiques structurelles des couches. Nous allons focaliser nos travaux sur l'analyse structurelle et le comportement magnétique par l’utilisation des techniques d’évaluation non destructive (NDE) des plus classiques aux techniques avancées. Une comparaison avec les méthodes destructives serait effectuée (RX, MEB, …) et permettrait de valider les résultats obtenus par le NDE. Voir les détails

Mots clés : corrosion, cnd, couches minces, MEB, DRX, VSM

Études des propriétés des couches de ZnO par les techniques non destructives

Hakim BELKHALFA (En préparation)
Thèse de doctorat

L’oxyde de Zinc est parmi les oxydes transparents et conducteurs les plus prometteurs dans le domaine du photovoltaïque. En effet, il joue le rôle de fenêtre optique permettant de capter plus de photons. : notre travail consiste à l’élaboration de couche de ZnO par voie électrochimique ayant de bonnes propriétés piézoélectrique. Les objectifs ciblés sont les nanogénérateur ainsi que les dispositifs SAW (Surface Acoustic Wave) et BAW (Bulk Acoustic Wave). Voir les détails

Mots clés : couches minces, oxyde de zinc, électrodéposition, Piézoélectricité

étude des propriétés structurales, électroniques, optiques et thermodynamiques des alliages ternaires Al1-xBxP, Al1-xBxAs, Al1-xBxSb

Khaled BOUBENDIRA (2015)
Thèse de doctorat

Dans ce travail, des calculs de premier principe ont été effectués sur les propriétés structurales, électroniques, optiques et thermodynamiques des alliages ternaires Al1-xBxP, Al1-xBxAs et Al1-xBxSb. La méthode des ondes planes augmentés et linéarisées basée sur la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) a été utilisée. Le potentiel d'échange et de corrélation est traité par l'approximation du gradient généralisé (GGA) employant la paramétrisation de Wu- Cohen (WC).En outre, l’approximation de Becke-Johnson (mBJ) a été utilisée pour calculer les propriétés électroniques. L'effet de la composition sur la constante du réseau, le module de compressibilité, le gap énergétique et l'indice de réfraction a été étudié. Les déviations des constantes du réseau par rapport à la loi de Végard et des modules de compressibilité par rapport à la loi de dépendance linéaire (LCD) ont été observées pour ces alliages.Les origines microscopiques du facteur de ‘’bowing’’ du gap énergétique ont été expliquées par l’approche de Zunger. La stabilité thermodynamique de ces alliages a été expliquée en calculant le diagramme de phase. Voir les détails

Mots clés : DFT, FP-LAPW, WC-GGA, mBJ

Elaboration par fusion haute fréquence et caractérisation des alliages d'aluminium

Nacira SASSANE (En préparation)
Thèse de doctorat

La thématique de la recherche dans le cadre de la thèse concerne une série d'alliages à base d'aluminium Al-M, élaborés par fusion sous induction haute fréquence.La caractérisation microstructurale aussi bien à l'état brut qu'après traitement thermique à 500° réalisée par microscopie optique et microscopie à balayage combinées à la diffraction des rayons-X a permis de mettre en évidence plusieurs caractéristiques intéressantes en relation avec des transformations de phases à l'état solide pour la plupart pas courantes voire inédites.Le comportement électrochimique des différentes nuances d'alliages étudiées a également été entrepris aussi bien à l'état brut qu'à l'état traité.L'influence du mode d'élaboration par fusion sous induction semble avoir une incidence directe sur la nature des phases intermétalliques complexes de type Al13M4 et leur influence sur les propriétés mécaniques, notamment la microdureté Vickers.La thématique de la recherche dans le cadre de la thèse concerne une série d'alliages à base d'aluminium Al-M, élaborés par fusion sous induction haute fréquence.La caractérisation microstructurale aussi bien à l'état brut qu'après traitement thermique à 500° réalisée par microscopie optique et microscopie à balayage combinées à la diffraction des rayons-X a permis de mettre en évidence plusieurs caractéristiques intéressantes en relation avec des transformations de phases à l'état solide pour la plupart pas courantes voire inédites.Le comportement électrochimique des différentes nuances d'alliages étudiées a également été entrepris aussi bien à l'état brut qu'à l'état traité.L'influence du mode d'élaboration par fusion sous induction semble avoir une incidence directe sur la nature des phases intermétalliques complexes de type Al13M4 et leur influence sur les propriétés mécaniques, notamment la microdureté Vickers. Voir les détails

Mots clés : alliages d'aluminium, fusion HF, transformation de phase.

DETERMINATION DU COMPORTEMENT MECANIQUE DE POLYMERE PAR DES METHODES METAHEURISTIQUES.

Mohammed BOULKRA (En préparation)
Thèse de doctorat

La modélisation et la simulation numérique sont maintenant connues et éprouvées, permettant ainsi la détermination la plus appropriée des conditions opératoires. L’objectif de ce travail est d’identifier les paramètres du comportement mécanique d’un matériau polymère à partir des essais mécaniques, afin d’établir une loi décrivant ce comportement à différents niveaux de sollicitations, en prenant compte le comportement élastique et viscoplastique de matériaux étudiés. Ce qui permet ainsi d’éviter les études expérimentales couteuses par essais-erreurs. Le modèle à proposer sera établi en utilisant les méthodes métaheuristiques. Voir les détails

Mots clés : Polymères, comportement mécanique, simulation, méthodes métaheuristiques.

Contrôle Non-Destructif, par la Technique Ultrasonore, Des Matériaux Composites

Abida Satour (2015)
Thèse de doctorat

Ce travail a pour but d'affiner deux techniques ultrasonores utilisées pour le contrôle non-destructif des matériaux composites. Nous nous sommes intéressés dans un premier temps à caractériser un défaut du décollement qui peut apparaitre dans une structure composite complexe de type aéronautique par ondes guidées de Lamb. Il s'agit d'une structure sandwich constituée par deux peaux en aluminium et d'un noyau à nid d'abeille métallique. Une étude théorique de la propagation des ondes guidées de Lamb dans une plaque d'aluminium a permis de prédire la sensibilité des deux premiers modes S et A au décollement qui se produit entre la plaque d'aluminium (peau) et le noyau. Des expériences ont été réalisées afin d'étudier l'interaction des modes S0 et A0 avec le décollement, et cela pour des fréquences basses. Le mode S0 a été testé pour plusieurs fréquences, ainsi il a été comparé au mode A0 en terme de sensibilité pour une fréquence de 500 KHz. Il ressort de cette étude que la sensibilité d'une onde guidée de Lamb au défaut de décollement dépend, de la composante transversale du déplacement à la frontière de la peau. Dans un second temps, nous nous sommes focalisés sur le contrôle des matériaux composites à matrice polymère à fibres de verre par la technique d'émission acoustique. Dans cette partie, deux problématiques ont été abordées. La première consiste à développer une nouvelle technique basée sur la représentation parcimonieuse des signaux pour discriminer les signaux d'émission acoustique représentatifs des différents mécanismes d'endommagement. Cette technique consiste à établir un modèle sous forme d'un dictionnaire de formes d’ondes spécifiques aux mécanismes d'endommagement qui sont susceptible d'apparaitre dans les composites étudiés. A cet effet, l’étude a été basée sur des essais élémentaires effectués sur des éprouvettes modèles permettant d’isoler un mécanisme source. En particulier, les éprouvettes en résine époxy ont permis de générer les mécanismes associés à la fissuration matricielle. Les éprouvettes en composites unidirectionnels, sollicitées à 90°, 45° par rapport à l’orientation des fibres, ont permis de générer les mécanismes d’endommagement les plus émissifs, à savoir : la décohésion fibre/matrice, la microfissuration matricielle et la propagation de fissures. Une analyse des signaux enregistrés en appliquant des méthodes avancées en traitement du signal a permis de distinguer les différentes signatures acoustiques ainsi de rassembler des signaux ayant des caractéristiques similaires. Ces derniers sont utilisés pour l'apprentissage du dictionnaire. La procédure de classification proposée a été examinée sur les signaux d'apprentissage ainsi sur des signaux tests. Cette étude a montré l'intérêt apporté par les représentations parcimonieuses des signaux pour les suivis des mécanismes d’endommagement dans les matériaux composites. La deuxième problématique concerne l'amélioration de l'analyse des signaux d'émission acoustique. Cette étude avait pour but d'incorporer les signaux d'EA de très faible amplitude dans le processus d'analyse et de caractérisation de l'endommagent. Ces signaux, considérés habituellement comme sources de bruit sont recueillis en fixant le seuil d'acquisition du système d'EA à une valeur inférieur à l'amplitude maximale de bruit en registré. Ce travail a nécessité d'une part, l'emploi d'une technique de débruitage qui permet d'améliorer le rapport signal à bruit des signaux, et d'autre part de séparer les signaux de bruit réel à ceux liés aux sources d'endommagement. En particulier, une méthode de débruitage par la transformée en ondelettes continue en utilisant une technique de seuillage doux a été proposée. En outre, les signaux associés au bruit réel sont identifiés à l'aide du critère S.F.M (Spectral Flatness Measure). Cette procédure a offert la possibilité d'explorer des signaux précurseurs auparavant inaccessibles. Voir les détails

Mots clés : Guided Lamb waves, non destructif testing, acoustic emission, continuos wavelet

Contribution à l'élaboration de l'oxyde de titane par le procédé sol-gel: Effet du dopage et des conditions expérimentales

Yacine BOUACHIBA (2014)
Thèse de doctorat

Le présent travail consiste à l'élaboration et la caractérisation de couches minces de TiO2 par la voie sol-gel. Une attention particulière a été accordée à l’influence de la température, l'atmosphère de recuit, l'épaisseur, les substrats, les couches inférieures et le dopage en Fe sur les différentes propriétés structurales, morphologiques, optiques, diélectriques et chimiques.Les différents échantillons sont caractérisés par la diffraction des rayons X (DRX), la microscopie à force atomique (AFM), La spectroscopie Raman, La spectroscopie FTIR, l'ellipsométrie spectroscopique, la spectroscopie UV-Visible et la spectroscopie m-lines en plus des mesures de l'hydrophilié. L'étude structurale montre que la cristallisation des films se produit pour des épaisseurs critiques. Le recuit thermique sous différentes atmosphères (air et oxygène) et les couches inférieures sont des facteurs clés pour former et améliorer la structure de la phase anatase. La transformation de phase anatase-rutile se produit à haute température (800°C). La couche inférieure de SnO2 et le taux de dopage élevé (7% at.) induisent cette transformation à base température.L'étude morphologique montre, en général, une croissance relativement uniforme et faibles valeurs de rugosité. On prévoit des propriétés optiques satisfaisantes. L'étude optique montre que les valeurs des indices optiques obtenus par les modèles sem-infini, Fourouhi-Bloomer et EMA sont en bon accord avec celles des littératures. L'étude du gap optique par l'ellipsométrie spectroscopique et la spectroscopie UV-Visible montre une diminution en fonction des différents paramètres. Les mesures de guidage optique montre que les films de TiO2 préparés sur verre se comportent comme des guides d'ondes monomodes dans les deux polarisations (TE et TM). Lorsque le SnO2 et le ZnO sont utilisés comme des couches inférieures, on observe l'absence des modes TM. L'étude diélectrique montre que l'approche qui se base sur l'analyse de Kramers–Kronig et sur les équations de Maxwell est acceptable si on le compare avec les autres modèles connus. L'étude chimique montre que les deux échantillons TiO2/verre et TiO2/(ZnO/verre) présentent une nature super–hydrophile. Voir les détails

Mots clés : TiO2, couches minces, sol-gel, anatase, rutile, gap optique, guide d’onde