Génie mécanique

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Simulation du comportement et de l’endommagement mécanique d’un matériau composite sandwich

L.M.BENSALAH, S.OUAREZGUIA  (2020)
Mémoire de Master

This work is dedicated to the study of an advanced approach based on the modeling of the behavior and damage of the glass/epoxy sandwich composite in polyether imide core under tensile and shear loading. In particular, we are interested in the study of the damage coupled to the rupture of this sandwich composite. These sandwich composites are used in fields such as aeronautics and automotive. Their uses call for the development of reliable constituent models to predict their responses under complex loading conditions. This model considers all damage in the plane: damage caused by cracking of the epoxy matrix as well as damage due to the rupture of the glass fabrics in the longitudinal and transverse directions. For this study a model has been designed as two layers plus one PEI layer [0°/90°]. For this purpose various experimental results were established in order to develop a model for damage analysis, whose composite response is governed by a coupling between damage and failure. In order to develop this study, we used finite element software (ABAQUS/Standard), by which we proceeded to obtain simulation results presented in this work and thus, correctly predict the static response obtained by the experimental measurements. Voir les détails

Mots clés : modeling, thermo set matrix sandwich composite, mechanical behavior, tensile test, Stress, Strain, deformation, damage, breakage.

ETUDE DU COMPORTEMENT HYDRODYNAMIQUE DU BAIN FONDU LORS DU SOUDAGE A L’ARC ELECTRIQUE

Zitouni Abdelhalim (2020)
Thèse de doctorat

Ce travail de thèse a pour objectif d’étudier le comportement thermohydraulique du bain fondu lors du soudage à l’arc électrique. Cette étude a été menée dans le but de concevoir un modèle mathématique et de développer un programme FORTRAN qui permet de résoudre les équations gouvernant le bain de fusion pendant le soudage. Les résultats issus de ce programme peuvent contribuer à la prédiction de la distribution de température pendant le soudage, l’élargissement de la ZAT, le champ de vitesse ainsi que la forme et la taille du bain de fusion. En modélisation mathématique du soudage, l’apport d’énergie modélisé par une source de chaleur surfacique donne de bons résultats lorsque l’épaisseur des pièces à souder est faible. Dans la simulation numérique du comportement thermique du bain de fusion par les méthodes des différences finies et éléments finis, les cycles thermiques calculés par la méthode des éléments finis sont plus proches de ceux mesurés pendant la période de refroidissement. Le modèle du comportement thermohydraulique du bain de fusion basé sur la formulation courant-tourbillon des équations de Navier – Stokes nous a permis de les simplifier par l'élimination de l’équation de la conservation de masse et de champ de pression. Les résultats du calcul montrent que la force de tension superficielle domine les forces motrices dans le bain de fusion et favorise un bain de fusion mouillant. Les résultats du calcul concernent le champ de température, les cycles thermiques, le champ de vitesse et la taille du bain de fusion sont en bon accord avec ceux rapportés dans la littérature. Voir les détails

Mots clés : Modélisation thermohydraulique, soudage TIG, formulation courant tourbillon, simulation numérique

SOUDAGE ET CARACTERISATION D’UN ALLIAGED’ALUMINIUM ET L’ETUDE DE SON COMPORTEMENT ENFATIGUE

HAKEM MAAMAR (2020)
Thèse de doctorat

Dans le présent travail, nous avons étudié l’effet des phénomènes de précipitationet de l’évolution microstructural sur les propriétés mécaniques et le comportementélectrochimique de soudures homogènes de tubes en alliage d’aluminium AA6061-T6 (T1 etT2), en utilisant deux métaux d’apport différent (ER4043 et ER5183), et de soudurehétérogène (T3) entre les alliages AA6061 et AA 5086 soudés par le procédé de soudage sousprotection gazeuse (TIG). L’observation au microscope optique du MB 6061 a montréprincipalement la présence des grains de la solution solide d'aluminium avec la présence dequelques précipités aux joints de grains. L’investigation par le biais du microscopeélectronique à balayage MEB a permis de mettre en évidence des précipités intermétalliques àbase de Fe et les précipités d'équilibre β. Une dissolution, un sur-revenu et une coalescencedes précipités ont été observés dans la zone affectée thermiquement (ZAT6061). Les effetsdurcissant de ces précipités disparait induisant ainsi une chute de la résistance et de la duretédes différents assemblages soudés. La valeur maximale de l’énergie absorbée lors des essaisde résilience a été enregistrée dans la ZAT. Néanmoins, la température n'a pas d'effetsignificatif sur l'énergie absorbée pour chaque zone. De plus, les facies de rupture du métal debase (MB) et de la ZAT sont caractérisés par une structure en forme de cupules (dimples)avec une taille plus large dans la ZAT. Le comportement électrochimique de chaque zoneissue des soudures évaluée dans une solution de NaCl + H2O2 a révélé que la densité decourant de corrosion du MB et de la ZAT est inférieure à celle de la zone fondue (ZF). Voir les détails

Mots clés : soudage sousprotection gazeuse (TIG), alliage d’aluminium AA6061-T6 (T1 etT2), métaux d’apport (ER4043 et ER5183)

Etude des propriétés mécaniques etélectrochimiques d'un multi-matériaufonctionnel obtenu par rechargement dur base Ni-Cr-Fe

ALLOU Djilali (2020)
Thèse de doctorat

L’usure et la corrosion sont un ensemble de phénomènes qui agissent seuls ou en combinaison. Cette problématique est en lien direct avec les préoccupations des industriels ayant une relation avec le domaine du forage pétrolier.Nous nous proposons, à travers ce travail en plus du fait de réaliser des bi- matériaux par deux procédés de rechargement dur différents, SMAW et TIG Pulsé, sur l’acier faiblement allié au chrome-nickel 25CrMo4, en utilisant l’électrode Inconel 182. Ce type d’acier est utilisé lors de la maintenance sur les obturateurs de tête de puits de forage. Dans une configuration de soudage TIG Pulsé (en faisant varier le temps chaud), voir la qualité de la soudure en discutant l’effet des paramètres choisis sur la cohésion à l’interface substrat-métal d’apport et l’optimisation du procédé de soudage. Trois étapes essentielles sont à envisager dans cette étude : La réalisation des bi matériaux par rechargement SMAW, et TG Pulsé, la caractérisation Microstructurale, Mécanique et physico-chimique des composés et particulièrement l’étude électrochimique dans différents milieux. Voir les détails

Mots clés : 25CrMo4, rechargement, Interface, SMAW et TIG Pulsé. Inconel 182

CONTRIBUTION A LA MODELISATION DES FISSURES DANS LES SOUDURES AVEC LES MODELES DE FORCES COHESIVES

Brick Chaouche Amine (2020)
Thèse de doctorat

Le problème élasto-statique anti-plan d'une fissure de DUGDALE-BARENBLATT dans une bande infinie est traité dans le cadre de ce travail de thèse. La bande infinie est constituée d’une zone fondue (WM), du métal de base (BM) et d’une zone affectée thermiquement (HAZ) ; la fissure est située dans la zone fondue. La WM et la BM sont considérés homogènes. La HAZ est modélisée comme un milieu non-homogène avec un module de cisaillement variant exponentiellement. Le cadre théorique est la théorie de GRIFFITHrevisitée basée sur un principe de minimisation de l’énergie totale de la structure. Le problème élastique est réduit à une équation intégrale singulière (SIE) en utilisant les transformées de FOURIER. L'équation SIE est résolue numériquement par la méthode de quadrature basée sur les polynômes de TCHEBYCHEV. Les effets des paramètres du problème : épaisseurs de la HAZ, et de la WM, l’elasticmismatch (rapport entre les modules de cisaillement des zones WM et BM), ainsi que les propriétés du modèle de DUGDALE, sur l’évolution de la charge de rupture et sur la propagation de la fissure dans le milieu d’étude, est présenté. Une comparaison entre les résultats obtenus avec le modèle de GRIFFITH, est également effectuée Voir les détails

Mots clés : zone fondue (WM), métal de base (BM), zone affectée thermiquement (HAZ)

Probabilistic analysis of corroded pipeline under localizedcorrosion defects based on the intelligent inspection tool

Zelmati Djamel, BOULEDROUA Omar, HAFSI Zahreddine, Milos B. Djukic  (2020)
Publication

A methodology is developed in this paper to estimate the time-dependent reliability of a pipeline in Algeria, which is in exploitation from 1981 and with internal and external localized corrosiondefects detected in 2009. A probabilistic approach was applied to a pipeline made of API 5L X60steel for the long-distance transportation of natural gas (55 km), which crossing several geographical reliefs in different country areas. The analysis was carried out by taking into consideration the potential stochastic variables altering drastically the reliability of the pipeline, i.e.,dimensions of the localized corrosion defects, their locations, and distribution, and the corrosionrate. The correlations between the pipeline spatial corrosion defects distribution and their dimensions, obtained by using an intelligent inspection tool are used to analyze the actual inservice corrosion attack rate and for enhancement of the accuracy of the reliability assessment.The failure scenario was considered as the moment when the pipeline operating pressure exceedsthe failure pressure defined analytically in accordance with different commonly used standards.The assessment of the reliability index of the corroded pipeline subjected to internal pressure andthe failure probability was done. The detailed reliability analysis is carried out by using thesecond order reliability method (SORM) for the basic random variables with different probabilistic density within a nonlinear limit state function. The latter is based on the limit analysis ofthe failure pressure model for different standards and the numerical analysis using the finiteelement method and ANSYS software. Voir les détails

Mots clés : Reliability, corrosion, Inspection, FEM

Influence de l’énergie de soudage sur la microstructure et la résistance à la corrosion de l’acier inoxydable Lean duplex UNS S32101

K.KHELIL, M.SADOUNE  (2019)
Mémoire de Master

Duplex stainless steels are widely used in industry, because their two-phase structure with equivalent fractions in austenite and ferrite gives them very interesting mechanical properties and high resistance to different types of corrosion. However, the use of these steels is limited by their sensitivity to the formation of hazardous intermetallic phases with adverse effects on hardness and corrosion resistance. It is a weakening of the material that is visible under certain welding conditions. The subject deals with the study of a welding process applied Lean duplex stainless steel, LDX 2101 to a nickel-reduced stainless steel and aims to show the influence of the experimental parameters (03 energies) on the microstructural and stress corrosion resistance properties ( CSC) of the weld joint Voir les détails

Mots clés : Lean duplex stainless steel, LDX 2101, welding energy, stress corrosion cracking (SCC)

Effet des traitements thermiques sur le comportement microstructural et mécanique de l’acier inoxydable Lean duplex 2101 lors du vieillissement

R. Bourahla, A. Labadlia  (2019)
Mémoire de Master

As part of this project of memory we propose by this work a study on the microstructural and mechanical behavior of a stainless steel Lean Duplex LDSS 2101 during heat treatments realized in two stages: a treatment of dissolution at a temperature of 1050 ° C for one hour then water quenching, followed by an aging treatment at 720 ° C at different holding times (T = 10min, 60min, 10h, 24h, 120h, 240h) followed by quenching to water.The different samples are metallurgically characterized by optical microscopy and scanning electron microscopy (SEM). XRD analysis was used to identify the phases and precipitates formed during the treatments. Thermal treatments have significantly affected the phase equilibrium of stainless steel, caused by nitrides and carbides precipitation phenomena.Micromechanical characterization was performed by nano-indentation tests for the measurement of hardness and Young's modulus for each phase for the different samples. Voir les détails

Mots clés : stainless steel Lean Duplex LDSS 2101

Effect of heat treatment on surface hardness and tribologicalbehavior of XC38 steel—approach by the experiments plans

Bourebia Mounira (2019)
Thèse de doctorat

This work aims at predicting the micro-hardness of XC38steel using the experiments plans as well asstudy of tribological behavior of thissteel. The heat treatments were considered by adopting thefactorial plans 22 methodology at two factors (temperature ‘T’ and holding time ‘t’), each at two levels(-1, +1). The results obtained allowed lead to a mathematical model predicting the micro-hardness‘Hv’ in every point of the study field. Moreover, the curves of the responses surfaces clearly show theinfluence of two factors studied (T, t) on ‘Hv’. Mechanical characterization of treated samples showedasignificant increase in the micro-hardness, which achieve to 76% for the treated sample at 850 °Cduring 2 h compared to untreated state. An investigation of wear tracks morphology shows thatfriction under a load of 10 N results in predominant adhesive wear, while a load of 2 N favorabrasive wear. Voir les détails

Mots clés : heat treatment, factorial plans, prediction, superficial hardness, tribological behavior

VISCOELASTIC EFFECTS IN ELASTIC MODULUS MEASUREMENT USING DEPTH-SENSING INDENTATION

A. Mokhtari, N.Tala-ighil, A. Brick Chaouche, Y. A. MASMOUDI  (2019)
Article de conférence

The nanoindentation test is used to determine the viscoelastic parameters of a thermoplastic polymer at ambient temperature. The aim of the study is to obtain a mean representative value taking into account the influence of the viscosity on the elastic modulus of the poypropylene. For that, Berkovich indenter has been chosen and applied load equal to 100mN. We used poypropylene as a prototype of viscoplastic material, having a creep more important than the others thermoplastic polymers. It was found that, during nanoindentation, the Young's modulus estimated by the Oliver-Pharr method is several times higher than that which is suitable. The Pile-up and viscoelasticity are usually at the cause of this failure and an analysis of their influences is attempted in this work. The loading and unloading curve obtained from FE simulation results by the nanoindentation test is then undertaken to complete the work. The various results have enabled to analyze the influence of viscosity on the elastic modulus of the polypropylene matrix. Voir les détails

Mots clés : thermoplastic polymer, Nanoindentation, constitutive behaviour, Finite Elements