Génie mécanique

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Experimental investigation of notch effect and ply number on mechanicalbehavior of interply hybrid laminates (glass/carbon/epoxy)

Leila Belgacem, Djamel Ouinas, Jaime Aurelio Viña Olay, Antonio Argüelles Amado  (2018)
Publication

The great advantages of hybrid composite materials reside in the synergistic effect of their constituent materialsand that make them very attractive for advanced applications. Nevertheless, the interactive effect of the intrinsicproperties of each element further complicates understanding of their behavior. In this study, an experimentalanalysis of the mechanical behavior of interply hybrid laminates (glass/carbon/epoxy) and the estimation of thehybridization effect with respect to mono-reinforced laminates were carried out. It has been found that theincorporation of 25% carbon fibers in the glass/epoxy laminates contributes significantly to improving theirtensile mechanical properties but they degrade as the number of glass plies increase. In addition, investigationswere carried out on the sensitivity of these materials to geometric imperfections. To this end, the influence of acircular notch has been highlighted. From the results obtained, it was found that the greatest loss of properties isrecorded for the hybrid materials; however, they remain the most resistant. Voir les détails

Mots clés : Hybrid composite materials, laminates, notch, mechanical properties

Study of the effect burnishing on superficial hardness and hardening of S355JR steel using experimental planning

Mounira Bourebia, abdeljalille bouri, Hamid Hamadache, Sihem ACHOURI, lakheder laouer, amel gherbi, Oualid GHELLOUDJ  (2019)
Publication

Surface hardness plays an important role in lifetime of a mechanical piece subjected to friction and wear. Indeed, the hardness can be improved by superficial plastic deformation processes (SDP), such as mechanical surface treatment "MST", in particular the ball burnishing. However, the treatment result of is conditioned by mastery of operation thus ensuring treated piece good mechanical and geometric properties. Experimental work was carried out by applying the ball burnishing process on steel tensile specimens S355JR, in order to observe the influence of treatment parameters regime on surface hardness ‘Hv’ and the effect of latter on tensile behavior of this steel. Two parameters of regime were considered namely: burnishing force "Py" and number of passes "i". The relationship between these parameters and microhardness measured at "Hv" surface has been highlighting using factorial plans 22. Moreover a mathematical model has been obtained allowing prediction of response (Hv) as well as optimization of parameters of treatment regime. The experimental results showed that for surface hardness Hv it is possible to reach a 45% improvement rate for a burnishing force py = 20 Kgf and a number of passages i = 3 for this material. Regarding behavior of material during tensile test, for a low burnishing force (py = 10N) and a number of passes (i = 5), the section further weakening (S = 4.14), proof than ductility of material has decreased. Voir les détails

Mots clés : Surface hardness, factorial designs, ball burnishing, Mathematical model, tensile behaviour

Endurance and Damage in Fatigue of Symmetrical Configuration 2P-2V-2P Perlon-Glass-Acrylic Composite Laminates of Orthopaedic Use

Bachir Redjel, Sihem ACHOURI  (2019)
Publication

In this paper, an experimental characterization of fatigue behaviour on prismatic specimens of a symmetrical laminated composite material perlon- glass- acrylique 2P-2V-2P for orthopaedic use is conducted. Cyclic repeated solicitation is employed corresponding to applied minimum stress σmin equal zero. The various loading levels imposed on the specimens are 80%, 70%, 60%, 55%, 45%, 35% and 25% of the value of the static failure strength measured in flexure. A significant scatter characterizes the results of material fatigue lifetime. That is the consequence of the heterogeneity of the material structure. The scattered phenomenon prevents any prediction of the lifetime with a good probability using Wohler equation. This enables defining a constant degradation rate by 10% cycle decade. The microstructure morphology study through microscopic observations is also discussed and analyzed. The damage state in fatigue is characterized by a combination of density and orientation of micro-cracks. This damage is mainly due to mechanisms complexity of matrix micro-cracking, inter facial exfoliation, debonding and delamination. The damage evolution stages in the case of cyclic loading have the same nature than those found in static loading but have different chronology and scale Voir les détails

Mots clés : perlon, acrylic, Orthopaedic, fatigue, Scatter

APPROCHE EXPERIMENTALE ET NUMERIQUEDES ASSEMBLAGES COMPOSITES A BASE DE FIBRE DE CARBONE

FACI Youcef (2018)
Thèse de doctorat

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 a 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°. Voir les détails

Mots clés : Composite woven, émission acoustique, assemblage boulonné, corrélation d'image numérique, endommagement.

Improvement the surface hardness of XC38 steel by heat treatment - Approach by factorial plans

3. M.Bourebia, A.gharbi, S. Achouri, S. Meddah, A. Talab, K.BOUHAMLA  (2018)
Article de conférence

The surface hardness plays an important role in the service life of a mechanicals parts subjected to friction and wear. It can be improved by mechanical treatments or heat treatments. The latter occupy an important place in steel metallurgy, they aim to improve the performance of mechanicals properties of materials such as resilience and hardness and consequently they contribute in a visible way to the good resistance to fatigue and wear treated pieces. This work aims to predict the surface hardness Hv as a function of heat treatment parameters in this case the treatment temperature and holding time. therefore thermals treatments have been envisaged following the methodology of factorial plans 22 where two parameters have been considered, the temperature "T" and the holding time "t" where each parameter at two levels (min, max). These treatments were applied on forged XC38 steel samples, the obtained results have resulted in a mathematical model evaluating the surface hardness "Hv" as a function of treatment temperature and holding time. The experimental results indicate for this steel that holding time minimum and temperature minimum (t = 2h, T = 850 ° c) have an apparent significant effect where "Hv" achieved the value of 750 (Hvi = 179). Voir les détails

Mots clés : heat treatment, superficial hardness, factorial designs, Mathematical model

Effet des paramètres du régime sur la pente quadratique Sdq

M. BOUREBIA, H. Bounazour, L. Laouar  (2017)
Article de conférence

La caractérisation des surfaces en 3D permet des interprétations faciles et intuitives grâce à un jeu de paramètres adéquats, souvent la qualité de surface est évaluée avec le paramètre Ra, actuellement d’autres paramètres sont pris en considération pour apprécier les états de surface fonctionnelles. La dimension fractale Df et la pente quadratique de surface Sdq qui permettent de définir respectivement les irrégularités de surface et de caractériser les différents stades d’endommagement du matériau. Pour estimer ces paramètres, des surfaces en alliage d’aluminium ont été traitées par brunissage en adoptant la méthode des plans d’expériences. les paramètres du régime de traitement ont été optimisés. Ces derniers ont été appliqués sous différentes passes afin d’observer le comportement de "Sdq" avec la variation du nombre de passes et vis-à-vis de "Df". Les résultats montrent que "Sdq" diminue au fur et à mesure que "Df" ; avec l’augmentation du nombre de passes où il est observé pour i= 1, Df= 1.16 et Sdq=0.60µm et pour i= 3, Df= 1.08 et Sdq=0.24µm. Voir les détails

Mots clés : dimension fractale, pente quadratique de surface, optimisation, plans d’expérience

Traitement mécanique de surface- Approche par la dimension fractale

M. BOUREBIA, L. Laouar, H. Bounezour  (2017)
Article de conférence

L’obtention d’une surface de qualité réside dans le choix du processus de finition le mieux adapté et le plus efficace à long terme, [18]. En effet, les traitements mécaniques de surface (TMS) sont des procédés de finition, qui opèrent sans perte de matière et contribuent énormément dans l’amélioration de la qualité des surfaces. Le brunissage à la bille est l’un de ces procédés, très simple et peu coûteux, il agit par déformation plastique des couches superficielles engendrant une amélioration des caractéristiques mécaniques et micro-géométriques de la surface. En conséquence les paramètres caractérisant l’état de surface sont directement liés aux processus de fabrication et de finition des surfaces. Souvent, la qualité de surface est caractériser par le paramètres statistique "Ra". Cependant l’inconvénient majeur de ce paramètre est qu’il n’est pas un bon indicateur pour les différents types de surfaces (aucune distinction n'est faite entre les pics et les vallées), et ne reflète pas une image fidèle et physique du profil de la surface réelle. Pour remédier ce problème, l’état de surface a été appréhendé par la dimension fractale "Dfs", ce paramètre permet de mesurer le degré des régularités de surface et reste constant à toute les échelles. Il prend des valeurs fractionnaires (2 < Df <3), plus "Dfs" tend vers 2 plus la surface est régulière et lisse. Afin d’observer l’effet des paramètres du régime de traitement sur la dimension fractale, un travail expérimental a été mené au moyen d’un procédé de traitement mécanique de surface (brunissage à la bille) appliqué sur un matériau en alliage d’aluminium commercial. Trois paramètres du régime ont été considérés à savoir : l’avance "f", la force de pression "Py" et le diamètre de la bille "Db". Des modèles mathématiques ont été dégagés en utilisant les plans d’expériences multifactorielles de "Box-Behenken" pour la prédiction de la dimension fractale "Dfs" . Voir les détails

Mots clés : Brunissage, état de surface, dimension fractale, plans d’expériences

Effects of work hardening on mechanical metalproperties—experimental analysis and simulation by experiments

Hichem Bounezour Lakhdar Laouar Mounira Bourebia Bousaid Ouzine  (2019)
Publication

The aim of the present work is to improve the materials’ performances, particularly their elastic property based on an optimalexploitation of surface work-hardening phenomenon, using surface plastic deformation treatment (DPS). The surface of amechanical piece is considered as the most vulnerable zone that determines its mechanical performances. To improve thesurface physico-mechanical properties, the surface plastic deformation treatment (DPS) is often used. The (DPS) acts by acombined action of: surface hardening, structural modification, and the generation of the compression residual stresses, thefactors that will create a heterogeneous plastic deformation. Knowing that during operation the mechanical pieces have to besubjected to a stress smaller than the elastic limit (taking into account the safety margins), where the material behavior isreversible, and to reach the maximum allowable stresses, we have to increase the material’s elastic limits. This objective canbe realized through an optimal use of work hardening phenomenon for the treated surface by the DPS. The work hardening ischaracterized by the increase of the yield strength (Re), the surface hardness (Hv), and consequently the increase of thebrittleness. Depending on the considered metals, when the piece has a defect variation: cavity, inclusion (precipitate), orzones of different hardness, it can create a stress concentration which generates a local hardening. This phenomenon is one ofthe main causes of crack generation. In our study, we consider the influence of work hardening on the elastic behavior ofXC38 steel and aluminum alloy. Voir les détails

Mots clés : Work hardening . Hardening of materials . Mechanical surface treatment (TMS) . Burnishing

Study of the effect burnishing on superficial hardness and hardeningof S355JR steel using experimental planning

M. BOUREBIA, A. Bouri, H Hamadache, S. Achouri, L. Laouar, A. GHARBI, O. GHELLOUDJ, K. BOUHAMLA  (2019)
Publication

Surface hardness plays an important role in lifetime of a mechanical piece subjected to friction and wear. Indeed, thehardness can be improved by superficial plastic deformation processes (SDP), such as mechanical surface treatment"MST", in particular the ball burnishing. However, the treatment result of is conditioned by mastery of operationthus ensuring treated piece good mechanical and geometric properties. Experimental work was carried out byapplying the ball burnishing process on steel tensile specimens S355JR, in order to observe the influence oftreatment parameters regime on surface hardness 'Hv' and the effect of latter on tensile behavior of this steel. Twoparameters of regime were considered namely: burnishing force "Py" and number of passes "i". The relationshipbetween these parameters and microhardness measured at "Hv" surface has been highlighting using factorial plans22. Moreover a mathematical model has been obtained allowing prediction of response (Hv) as well as optimizationof parameters of treatment regime. The experimental results showed that for surface hardness Hv it is possible toreach a 45% improvement rate for a burnishing force py = 20 Kgf and a number of passages i = 3 for this material.Regarding behavior of material during tensile test, for a low burnishing force (py = 10N) and a number of passes (i= 5), the section further weakening (S = 4.14), proof than ductility of material has decreased. Voir les détails

Mots clés : Surface hardness, factorial designs, ball burnishing, Mathematical model, tensile behaviour

Soudage hétérogène de deux aciers à hautes limites élastiques HSLA(X70) : Étude du comportement mécanique

Boukhalfa Sami DAHMOUN  (2014)
Mémoire de Master

L’assemblage des matériaux par soudure hétérogène occupe une place importante dans l’univers de l’industrie. Bien précisément les aciers inoxydables sont plus utilisables vu leur bonne soudabilité par tous les procèdesde soudage à l’arc. L’objectif de cette étude est la caractérisation microstructurale et mécanique d’une soudure hétérogène de deux couples d’aciers (HSLA). Les résultats obtenus montrent que la zone fondue de l’électrode austénitique subit un durcissement avec une résistance au choc élavé par rapport à la zone de l’électrode faiblement allié, ainsi, on a constaté que l'acier qui contient le tanneur bas de carbone possède le meilleur comportement mécanique. Voir les détails

Mots clés : HLE, SMAW, 308L, Soudure hétérogène.