Génie mécanique
MICROGOUTTES : ETUDE DE LA PRODUCTION ET LA MANIPULATION DESMICROGOUTTES DANS LES ECOULEMENTS FLUIDIQUES, DANSLES MICROCANAUX, AUX PROFITS DU GENIE DES PROCEDES
Ces travaux de recherche s’inscrivent d’une part dans une thématique demicrofluidique digitale : La microfluidique se propose d’imaginer de nouvelles techniquesadaptées aux microsystèmes et permettent d’attribuer aux microsystèmes des propriétésd’écoulements performantes malgré le caractère fortement laminaire de ces écoulements.Un aperçu général sur la microfluidique de microgoutte est présenté, incluant unaperçu bref des techniques de fabrication et des techniques de conception des microsystèmes.Une partie de notre travail porte sur les travaux antérieurs des écoulements dans les microscanaux. Nous exposons ensuite les détails des simulations numériques (en utilisant le codecommercial, Fluent) concernant l’analyse des micro-écoulements liquides.La génération de microgouttes s’effectue habituellement par agitation mécaniquevigoureuse. Les systèmes microfluidiques offrent une alternative aux systèmes classiques.Pour cela, il existe différentes techniques d’émulsifications microfluidiques.Les microstructures véhiculent localement des quantités beaucoup moins importantes deréactif que les procédés classiques, ils permettent aussi de travailler dans des conditions desécurité quasi maximales mais aussi d’augmenter la sélectivité chimique des réactions.La première technique développée pour générer des gouttes de façon contrôlée enmicrosystème est la jonction-T, Les microgouttes générées nécessitent des techniques demanipulation pour gérer et contrôler ces microgouttes. Dans cette étude, nous avons proposédes géométries à l’objectif de produire et manipuler par voie hydrodynamique lesmicrogouttes. Des résultats importants ont été obtenus dans les deux approches (numérique àl’aide de code commercial Fluent et expérimental à travers les moyens disponibles). Voir les détails
Mots clés : Microfluidique, microcanaux, microgoutte, écoulement dispersé, production des microgouttes, manipulation des microgouttes, simulation CFD (méthode de VOF)
Contribution à l’analyse de l’endommagement des matériauxcomposites
The composite materials with an organic matrix have become a serious competitor to traditional materials in avariety of industrial and domestic areas. However the inter-laminar defects induced during implementation or duringstress are the main sources of its progressive damage. The promotion and use of these materials require the study of themechanical behavior and the various formes of damage. The main of this work is study the mechanical behavior anddamage of tubular composite materials with glass fiber and organic matrix obtained by the filament winding method.The experimental investigation is to cut specimens from composite tube for determination of mechanical tensileproperties and the toughness expressed by the energy release rate of the double cantilever beam specimens atdélamination, and the evolution of resistance with R curves. The aim of numerical study is the modeling of the damagewith element finit method from « ABAQUS » logiciel for determination of the energy release rate. Voir les détails
Mots clés : Composites materials, characterization, damage, fracture, delamination, Cracking
Experimental and numerical analysis of mode?I interlaminar fractureof composite pipes
A common industrial production process for composites is filament winding, widely used for the production of axially symmetriccomponents. In these composite components, delamination is a predominant failure mechanism. The current workfocuses on investigating experimentally the effect of the initial crack and fiber bridging length on the mode-I delaminationresistance curve (R-curve) behavior of various double cantilever beam (DCB) specimens. For this purpose, the magnitudesof initiation and propagation fracture toughness (GIC-init and GIC-prop) and the compliance C are calculated. DCB specimenswith a stacking sequence of [± 50]6 and various initial crack lengths of a0 = 33, 37, 59 and 70 mm are manufactured from areal composite pipe using filament winding process. In order to evaluate the critical energy release rate in mode-I, variousfracture tests are conducted on these specimens. The greatest bridging zone length dues to good penetration of two adjacentlayers of the delamination interface. Moreover, the results indicate that the fiber bridging length has a significant effect onthe GIC and the largest value of fiber bridging causes a large fracture toughness value. Finally, numerical simulations areperformed using finite element (FE) method and GIC-init measurements obtained experimentally are compared to the numericalfindings. The numerical displacements and GIC-init, calculated from the numerical displacements, are found to be in goodagreement compared to the experimental results. Voir les détails
Mots clés : Filament wound composite, Critical energy release rate, Propagation energy release rate, DCB specimen, Fiber bridging
Etude de la nocivité des défauts de corrosion dans les pipelines detransport des hydrocarbures
L’objectif de ce travail est d’estimer le degré de sécurité des pipelines de transport des hydrocarbures, fabriqués à partir de tôles laminés, à l’aide du diagramme intégrité de rupture. Pour ce faire, des essais de traction ont été faits sur des éprouvettes normalisées découper à partir du tube acier. Ensuite, nous avons présenté la distribution des contraintes élastiques et élastoplastique ainsi que le facteur d’intensité de contraintes obtenus par la méthode des éléments finis. Le tube à modéliser est soumis à une pression interne et comportant un défaut externe de corrosion localisé dans la direction longitudinale du tube dont la forme du défaut est semi elliptiques. Pour le comportement élastoplastique, la méthode volumétrique a été adoptée pour déterminer le facteur d’intensité de contrainte d’entaille. Voir les détails
Mots clés : pipelines, sécurité, méthode volumétrique, SINTAP, ténacité
Effet de laconfiguration géométrique sur le comportement mécanique d’un matériau composite stratifiéunidirectionnel
L’objectif de ce travail est de faire une analyse du comportement mécanique d’un matériau composite stratifié composé de quatre plis unidirectionnels. L’objectif est d’étudier l’influence de l’angle de l’orientation des fibres sur les contraintes induites dans chaque pli du stratifié pour un empilement symétrique. Un diagramme, basé sur une programmation en code Matlab a été développé, peut être utilisé comme un moyen de contrôle et aide à la décision pour la sécurité du stratifié tenant compte de l’effet de l’orientation des fibres sur la distribution des contraintes, sur l’évolution des propriétés élastique ainsi que la discontinuité des contraintes dans le stratifié. Voir les détails
Mots clés : composite, stratifié, fibre, Boron/Epoxyde
Estimation de la durée de vie des pipelines HSLA par la méthodologie des surfaces de réponse
L’objectif de ce papier est l’estimation de la durée de vie restante des pipelines en acier micro-allié et de haute limite d’élasticité (HSLA) en se basant sur la méthodologie des surfaces de réponse. La fonction objective implicite est approximée par un polynôme représentant une surface de réponse quadratique. La présence d’un défaut sous forme de fissure semi elliptique dans la direction longitudinale du pipe acier, destiné pour le transport de gaz, va intensifie le champ de contraintes en tête de fissure et va décroitre la fonction d’état limite. Pour l’étude du comportement mécanique des pipes en acier grade API X70, des essais expérimentaux de traction et de résilience sont réalisés. La modélisation de l’évolution du champ de contraintes le long du ligament afin d’évaluer la valeur du facteur d’Intensité de contraintes. La prise en compte des incertitudes et le couplage entre le modèle mécanique et la méthode des éléments finis basé sur le code commercial ABAQUS est utilisé afin d’évaluer l’indice de fiabilité β et la probabilité de défaillance Pf sous forme d’un outil d’aide à la décision pour éventuels réparation ou remplacement de la portion des pipelines endommagée. Voir les détails
Mots clés : fissure semi elliptique, Fiabilité, surface de réponse, probabilité de défaillance, intensité de contraintes
Reliability of the High Strength Pipeline Steelunder Corrosion Defect
The demand of energy based on hydrocarbons, such as gas and oil, requires construction of more and more newpipelines. Therefore, the assessment of the remaining life of these pipeline structures became increasingly importantto ensure the continuity of production and distribution operations. The reliability of these industrial facilities islargely conditioned by specific characteristics of each system, by its conditions of use and its environment. Generally,the causes of deterioration of hydrocarbon transportation pipelines are related to the presence of apparent defects(pinholes, cracks, corrosion, etc). This study is aimed to estimate the reliability of pipeline structures. The B31Gmechanical model of degradation was used to assess the probability of failure through dimensions of defects. Voir les détails
Mots clés : Reliability, pipeline, Defects, Mechanical Model
Etude des Propriétés Mécaniques et de la Ténacité du Polyéthylène Haute Densité Destiné au Revêtement des Pipelines de Gaz
Pour bien étudier l’influence de la morphologie des matériaux polymères sur la variabilité des propriétés mécaniques et de la rupture, nous avons pu déterminer la ténacité à l’amorçage au mode I des PEHD destinés aux revêtement des pipelines gaz, en utilisant des corrélations qui permettent d’obtenir la ténacité à partir des critères en termes de contraintes et des critères énergétiques. L’étude montre l’influence de l’épaisseur de la couche de revêtement ainsi que la vitesse de chargement sur la variabilité des propriétés mécaniques, et qu’il est possible de mesurer expérimentalement le facteur d’intensité de contrainte en état de contrainte plane égale à 0.954 , on se basant sur des courbes d’évolution de la contrainte ultime en fonction d’un coefficient englobant la géométrie de l’éprouvette et la longueur de la fissure, ainsi que la mesure expérimentale de la ténacité représentée par égale 87.95 KJ/m2 , observée par des essais de traction sur les éprouvettes parallélépipèdes d’épaisseur 1mm présentant des longueurs d’entailles différents. Voir les détails
Mots clés : matériau polymère, PEHD, ténacité, facteur d'intensité de contraintes, intégrale J
Study of The Reliability of A Composite Used In The Knee Prosthesis
In orthopedic surgery, the effectiveness of the implants used, such as hip and knee prostheses, depends mainly on their geometries and the type of loading to which they are subjected. In this work a probabilistic approach is chosen to study the reliability of a composite structure used in the manufacture of knee prostheses. The purpose of integrating reliability concepts is to consider uncertainty in several aspects including loading and material properties. The reliability index β is an excellent indication of durability and safety for given operating conditions. β is obtained using failure probability and a mechanical model. The critical stress intensity factor (Kc) is adopted as a criterion to the maximum limit of a numerically calculated KI. The results presented are discussed according to the length of the crack (a), and the limit load used. Voir les détails
Mots clés : Reliability analysis, critical stress intensity factor, crack length, load, reliability index
Experimental study of chemically aged HDPE pipe material in toluene-methanol mixture and distilled water
Studying the aging phenomenon of plastic pipes presents simultaneously an economic achievement and a technical challenge for water and natural gas transportation systems. Ver y often, they are exposed to aggressive environmental agents such as UV rays, ambient oxygen, acids, bases and some other so lvents, altering the material microstructure, its physical and chemical properties. The high density polyethylene (HDPE) material degradation and loss of performance are usually the consequence of unwanted changes in mechanical behaviors leading to lower resistance. In this s tudy, we examine the effects of distilled water (DW) and a mixture of toluene-methanol (TM) in contact with an HDPE pipe. Morphological properties such as crystallinity and oxidation induction time (OIT) are in vestigated using DSC method. Tensile tests and thermal analysis show that the TM mixture is much more absorbed by the resin as compared to DW. An increase in crystallinity is observed as established from literature for other organic solutions. Finally, the study gives an idea about property variances and their evolution as a function of the pipe thickness which c an be used as an estimation of the structural heterogeneity of the product. Voir les détails
Mots clés : Pipe; HDPE; Aging; Distilled Water; Toluene-Methanol Mixture; Crystallinity; OIT