Génie mécanique

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et

A method for mechanical property assessment across butt fusion weldedpolyethylene pipes

Slimane Niou Kamel Chaoui Salaheddine Azzouz Nacira Hamlaoui Latifa Alimi  (2018)
Publication

The use of high-density polyethylene pipes in gas and water distribution networks is steadily growing worldwide. If the resistanceof plain pipes is at present time well established using appropriately designed standards, welding issues continue to be globallyapproached equally in terms of structure and mechanical properties. Consequently, further practical investigations should beaimed at studying mechanical properties in the weld region which includes the melt zone and its heat-affected zones. This workpresents a method based on removing layers in order to assess localized variances in mechanical properties throughout the weldseam in both radial and circumferential directions. An experimental plan based on specific machining operations allowed testing39 standard specimens representing the weld volume matter in three concentric layers for given pipe dimensions and theircounterpart standard unwelded ones. The typical stress–strain behavior of semi-crystalline materials is preserved in weldedand unwelded specimens but with different characteristic limits. At the weld inner layers, properties such as elastic modulus,yield, and failure stresses displayed lower values, whereas in welded outer layers, the tendency is inversed. The cold drawingextend remained approximately steady for unwelded and welded cases across the pipe wall. This property is less affected by thepresence of the weld as it described a constant material flow which is mostly a function of available material quantity for yielding.The approach developed in this study gives consistent indications on welding quality around the pipe weld and across thethickness. Accordingly, outermost and innermost welded layers may exhibit lower or even bad-quality welds as imperfectionscan concentrate stresses at the joint interface because of cold weld problems. Such method enabled detecting 23% of failures atthe weld seam from outer and inner layers while the middle layer did not reveal any failure at the weld. The causes of thisbehavior are approached using crystallinity evolution in welded and unwelded pipes. Voir les détails

Mots clés : HDPE pipe . Butt fusion welding . Mechanical properties . Radial direction . Circumferential direction . St ru ct ur al variances

ETUDE ET SIMULATION DE L’ENDOMMAGEMENT DES PIECES MECANIQUES DE REVOLUTION

Oualid GHELLOUDJ (2018)
Thèse de doctorat

Les roues dentées, principales pièces mécaniques de révolution connaissent beaucoup d’amélioration grâce à l’apport de nouveaux matériaux comme les polymères. Cependant elles sont sujettes aux différents phénomènes de détérioration comme l’usure, la fatigue, le fluage, qui restent peu connus. La compréhension de ces phénomènes permet d’une part de mieux appréhender l’optimisation des paramètres de fonctionnement dans les applications industrielles et d’autre part d’augmenter leur durée de vie. Ainsi le présent travail s’inscrit dans ce cadre et consiste en une contribution à l’étude et simulation de l’endommagement des roues dentées en polyamides particulièrement l’usure des flancs des dents de roue.La première partie de cette étude est dédiée à l’approche expérimentale qui a permis de faire le suivi de l’évolution de l’usure d’une roue dentée en PA66, dans trois conditions de contact : à sec, dans l’eau et dans le mélange eau-détergent et aussi de voir le comportement tribologique des engrenages combinés, polyamide-polyamide. La deuxième partie consiste à analyser les résultats d’usure et de caractérisation du matériau avant et après usure afin de modéliser et de simuler le comportement à l’usure d’un engrenage en polyamide.Les résultats expérimentaux menés dans un cas réel comme le lave-linge qui a fait l’objet du banc d’essai, montrent que l’usure apparaît dans la saillie de la dent et est plus exprimée à la tête de la dent qu’au niveau du diamètre primitif. Par ailleurs, les dents travaillant dans l’eau subissent une usure qui mènent vers l’arrêt de la machine après 3.5 millions de cycles. Elle est deux fois plus rapide que l’usure observée dans une dent travaillant à sec. Les observations et analyses morphologiques du comportement à l'usure des dents par Microscopie Électronique à Balayage (MEB) permettent de constater que la détérioration dans les engrenages en PA66 est générée par une combinaison de deux types d’usures abrasion et adhésion avec un effet partiel de la déformation plastique dans certains endroits d’engrenage. C’est le cas de la dent d’injection où l’usure est plus exprimée.L’analyse profonde des profils de l’usure sur le flanc des dents a permis d’une part de développer un modèle géométrique qui montre l’évolution de l’usure, et d’autre part d’établir un modèle mathématique qui prend en compte le profil du nouveau flanc de la dent, provoqué par l’usure. Une loi polynomiale d’ordre deux est retenue sur la base de cinq mesures longeant le profil de la dent de la tête jusqu’au diamètre primitif. Un coefficient de correction de l’usure kw a été intégré pour corriger les courbes de tendance avec les courbes réelles. Enfin, cette loi prend en compte le comportement à l'usure dans les flancs des dents en fonction de la nature du milieu environnant pour servir d’un modèle de prédiction de la durée de vie des engrenages en polyamide. Voir les détails

Mots clés : tribologie, Engrenage, Polyamide PA66, Environnement, Modélisation.

Study of reliability index for high-density polyethylene based on pipestandard dimension ratio and fracture toughness limits

L. Alimi, K. Chaoui, A. AMIRAT, S. Azzouz  (2018)
Publication

The reliability of high-density polyethylene (HDPE) pipes remains a central issue for gas transportation and distribution net-works. The objective of this study is to investigate the estimation of reliability index ( β) for a plastic pipe using the critical stressintensity factor ( KIC) as the maximum limit for safe operating conditions. Simulations are performed as a function of operatingpressure, crack length, and standard dimension ratio (SDR) for three fracture toughness levels (low, moderate, and high). Inaddition, the study compares results from three hoop stress calculations methods (thin, thick, and ISO plastic pipe equation).Based on design recommendation for reliability index, it is found that both operating pressure and crack length show comparablebehaviors. However, the thick wall pipe results overestimate (β) for every KIClevel. In all cases, it is found that the higher thecritical stress intensity factor, the better the reliability index. Results obtained with the standard ISO pipe formula are morerealistic, as they are usually around the design recommendation, i.e., SDR basis indicates that it is a true conservative designapproach incorporating both upper and lower thickness limits. The importance of all variables (thickness, diameter, crack length,pressure, and fracture toughness) is also discussed Voir les détails

Mots clés : HDPE pipe . Critical stress intensity factor . Standard dimension ratio (SDR) . Crack length . Reliability index . Importance of variables

Reliability Index of HDPE Pipe Based on Fracture Toughness

L. Alimi, S. Azzouz, K. Chaoui, A. AMIRAT  (2017)
Publication

his work presents a contribution to evaluate the reliability of a high density polyethylene (HDPE) pipe using the PHIMECA Software. The critical stress intensity factor (KIC) is adopted as a criterion to the maximum limit of a numerically calculated KI. The reliability index β is obtained using failure probability and a mechanical model. It is found that at lower KIC, no safe domain for actual service pressures existed while for moderate and higher values of KIC (above 3.5 MPa.√m); the β design index is reached and even exceeded. In terms of increasing crack length, β decreased systematically for all toughness cases supporting the idea that reliability and fracture toughness designate similar properties for service life or material resistance to cracking. For a KIC=5 MPa.√m, the pipe is considered safe when crack length is below 370μm. Finally, it is shown that SDR basis is a reasonable and conservative design approach for plastic pipes. Voir les détails

Mots clés : HDPE pipe, critical stress intensity factor, crack length, SDR, reliability index, PHIMECA software

Finite volume modeling of laser assisted friction stir welding of 2017A-T451 aluminum alloy for enhanced sustainability of welded joints.

Oussama Mimouni, Riad BADJI, Mohamed HADJI, Afia Kouadri- Henni  (2016)
Publication

This study focuses on a new welding modification friction stir welding, using a preheating during the welding phase. This method utilizes laser energy to pre-heat the workpiece to a localized area at the front of the FSW tool, thereby reducing the temperature gradient over a localized area in advance of the tool. The amount of heat generated during welding determines the quality of the weld. Therefore the understanding of the temperature distribution is required to determine the optimal method of welding parameters. In this study, a two-dimensional model of an aluminum alloy plate coupled to a circular laser source is developed, using FLUENT software that is based on the finite volume method, also the geometry of the pin of the FSW tool was modified in several configurations to highlight the effect of the geometry of the tool on the temperature distribution in the welded plate. The model developed can be used to better understand the process, predict process performance and to determine the optimal parameters of the process. Voir les détails

Mots clés : riction stir welding, 2017A-T451 aluminum alloy, Finite volume modeling

Numerical Simulation of Temperature Distribution and Material Flow During Friction Stir Welding 2017A Aluminum Alloys.

Oussama Mimouni, Riad BADJI, Mohamed HADJI, Afia Kouadri-David, Hamel Rachid, Nabil Chekroun  (2016)
Publication

Abstract.This study describes the use of fluid dynamic code, FLUENT to model the flow of metal in the AA2017A case around the welding tool pin (FSW). A standard threaded tool profile is used for the analysis of phenomena during welding such as heat generation and flow of the material are included. The main objective is to gain a better understanding of the flow of material around a tool. The model showed a large number of phenomena similar to those of the real process. The model has also generated a sufficient amount of heat, which leads to a good estimate of the junction temperature. These results were obtained using a viscosity which is near the solidus softening. Voir les détails

Mots clés : Friction Stir Welding, 2017A aluminum alloy, Temperature distribution

A Comparative Study of Various Methods of Bearing Faults Diagnosis Using the Case Western Reserve University Data

A. Boudiaf, A. Moussaoui, A. Dahane, Issam ATOUI  (2016)
Publication

Bearing is probably one of the most critical components of rotating machinery. They are employed to guide and support the shafts in rotating machinery. Therefore, any fault in the bearings can lead to losses on the level of production and equipments as well as potentially unsafe. For these reasons, the bearing fault diagnosis has received considerable attention from the research and engineering communities in recent years. The purpose of this study is to review the vibration analysis techniques and to explore their capabilities, advantages, and disadvantage in monitoring rolling element bearings. Voir les détails

Mots clés : Vibration analysis, bearing Fault diagnosis, Temporal analysis, Cepstrum analysis, Envelope analysis, Wavelet transform

Analysis of Laminated Composite Plates Vibration Behavior Using a New Simple Finite Element Based on Reddy’s Third Order Theory

Khmissi Belkaid, Nadir FERGANI  (2018)
Article de conférence

In this paper a 2D quadrilateral finite element has been developed based on Reddy’s third order shear deformation theory for the natural vibration behavior analysis of composites laminated plates. The developed element is a C0 four-nodded isoparametric with seven degrees of freedom (7DOF) at each node. Each node has only three translation components, two rotations and two higher order rotational degrees. In particular, the selective numerical integration technique is introduced in the present FE formulation in order to achieve good results and to alleviate the locking phenomenon. The performance and reliability of the proposed formulation are demonstrated by comparing the author’s results with those obtained using the three-dimensional elasticity theory, analytical solutions and other advanced finite element models. The results indicate that the proposed formulation is promising in terms of the accuracy and the convergence speed for both thin and thick plates Voir les détails

Mots clés : Third Order Shear Deformation Theory Laminated Composite Plates; Finite Element;Vibration Behavio, Laminated Composite Plates, finite element, Vibration Behavior

SIMULATION DE L’INTENSITE DU FLUX SOLAIRE CONCENTRE RECUS AU NIVEAU DE L’ABSORBEUR

H.BENMOUSSA  (2017)
Article de conférence

La plus grande ressource d’énergie techniquement accessible sur la planète est disponible dans les régions désertiques. Nous allons étudier plus particulièrement l’énergie solaire qui permet de récupérer la chaleur du rayonnement solaire au sein d’un fluide, cela par la conversion de l’énergie noble (énergie solaire) en énergie thermique par la mise en œuvre des capteurs solaires thermiques. Le présent travail propose une étude numérique des performances optiques d’un concentrateur cylindro-parabolique à eau, nous avons simulé la distribution du flux solaire autour du tube absorbeur à l’aide d’un logiciel SOLRACE en utilisant la méthode de Monté Carlo Ray-tracing. Voir les détails

Mots clés : Concentrateur cylindro-parabolique, Flux solaire, Simulation.

SIMULATION DE L’EFFICACITÉ OPTIQUE ET GEOMÉTRIQUE D’UN CONCENTRATEUR SOLAIRE CYLINDRO-PARABOLIQUE

H.BENMOUSSA, TE.BOUKELIA  (2016)
Article de conférence

L'utilisation des énergies solaires n'est pas liée uniquement à ses avantages économiques mais surtout à la protection de l'environnement ou il faut trouver des solutions aux problèmes de pollution (énergie propre). Dans la nature, il ya beaucoup de sources d'énergies renouvelables, l'énergie solaire est la plus importante. Le présent travail propose une étude numérique des performances optiques et géométriques d’un concentrateur cylindro-parabolique à eau, nous avans simulé la distribution du flux solaire autour du tube absorbeur à l’aide d’un logiciel SOLRACE en utilisant la méthode de Monté Carlo. La détermination des différents facteurs notament le modificateur de l’angle d’incidence, le facteur d’ombre et les perte d’éxtrimités permet d’avoir les performances optiques du concentrateur. Voir les détails

Mots clés : Concentrateur cylindro-parabolique, Facteur optiques et géométriques, Simulation.