Département de Génie Mécanique

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Identification de structures mecaniques et methodes de calculs previsionnels en dynamique linéaire et faiblement non linéaire
(Université Mouloud Mammeri, 2007) Asma, Farid
Etude phénoménologique des surfaces antagonistes (palier lisse) dans le processus d’abrasion lubrifié
(Université Mouloud Mammeri, 2009) Arbaoui, Mohammed
Pour une meilleure gestion et diagnostic des équipements statiques et dynamiques, l’usage de la maintenance préventive et de la fiabilité est primordial. On doit contribuer à la résolution des problèmes de résistance mécanique, de rigidité et stabilité des pièces et structures pouvant provoquer la défaillance des équipements. Vu la diversité des équipements existants sur les installations de forage en Algérie, des études comparatives basées sur les données scientifiques s’avèrent nécessaires pour un choix adéquat qui tiendrait compte des conditions spécifiques de l’exploitation de ces installations. Et par la suite les comparer aux conditions optimales exigées par les constructeurs sans avaries de ces équipements dont l’exploitation étant un problème complexe exigeant des études théoriques adéquates pour une mise au point de modèles mathématiques qui décrivent bien l’interdépendance entre les formes tribologiques des surfaces et les matériaux utilisés pour ce type d’équipement pour une meilleure optimisation. Car une meilleure compréhension des formes tribologiques intervenants dans le contact de deux surfaces en mouvement relatif permettrait d’orienter convenablement le choix de ces formes assurant les progrès souhaités, d’une part. Et que d’autre part, le comportement tribologique d’un couple de matériaux est très influencé par les propriétés mécaniques, physico-chimiques des matériaux en contact et par l’existence d’un troisième corps abrasif (extérieur ou produit par l’usure lors du frottement). La défaillance des matériaux à usage industriel est presque toujours un événement indésirable, et ce, pour plusieurs raisons : elle peut mettre en danger des vies humaines, entraîner des pertes économiques et entraver la production de biens et service. Même lorsque les causes d’une défaillance et le comportement des matériaux sont connus, elle demeure difficile d’assurer la prévention des défaillances. Un choix ou un traitement erroné des matériaux de même qu’une conception, une utilisation inadéquate d’un composant favorisée par le phénomène d’usure, constitue les causes de défaillance les plus fréquentes. La tâche de l’ingénieur de conception consiste précisément à prévoir les défaillances possibles et, si une défaillance se manifeste, à en déterminer les causes et à prendre les mesures de prévention appropriées. La défaillance des matériaux à usage industriel est presque toujours un événement indésirable, et ce, pour plusieurs raisons : elle peut mettre en danger des vies humaines, entraîner des pertes économiques et entraver la production de biens et service. Même lorsque les causes d’une défaillance et le comportement des matériaux sont connus, elle demeure difficile d’assurer la prévention des défaillances. Un choix ou un traitement erroné des matériaux de même qu’une conception, une utilisation inadéquate d’un composant favorisée par le phénomène d’usure, constitue les causes de défaillance les plus fréquentes. La tâche de l’ingénieur de conception consiste précisément à prévoir les défaillances possibles et, si une défaillance se manifeste, à en déterminer les causes et à prendre les mesures de prévention appropriées. Une grande partie des défaillances techniques s’amorce à la surface de contact des pièces mécaniques en mouvement relatif, de ce fait, le comportement tribologique des matériaux et les performances des lubrifiants ou des revêtements dans un contact glissant déterminent à terme la qualité de la conception initiale ainsi que la fiabilité de fonctionnement de l’équipement. Malgré la technologie atteinte par la performance des moteurs, l’accroissement des contraintes d’exploitation, ainsi que celles économiques ; la longévité des moteurs croit constamment du fait des progrès réalisés dans leur technologie. La durée de vie (ou de fonctionnement) ainsi que la fiabilité des organes et équipements mécaniques sont limitées par des phénomènes d’usure ou de défaillance de graissage et dont les conséquences peuvent être : - une panne brutale entrainant un arrêt temporaire pouvant conduire à une mise hors service de l’équipement, - une perte de performances diminuant par conséquent le rendement de l’équipement, - une augmentation des couts d’exploitation par suite à la fréquence de remplacement des pièces usées. Pour une application industrielle, l’usure en premier lieu, et juste après, le frottement restent les deux grandeurs les plus déterminantes de par leurs implications économiques, et la connaissance de la nature exacte des différents mécanismes d’usure, de frottement contribuent à un meilleur choix du matériel mécanique. Les différentes surfaces des couples de matériaux constituants un équipement sont soumises à un frottement solide ou fluide en présence ou non de lubrifiant, peuvent être très affectées par les formes d’usure allant de l’usure douce, régulière et contrôlable (usure normale) à la détérioration brutale entrainant la mise hors service de l’équipement. Les détériorations obtenues sur ces surfaces fonctionnelles sont dues à des phénomènes isolés ou agissant simultanément et que l’on peut classer en quatre formes fondamentales : usure adhésive, abrasive, corrosive ou par fatigue. Compte tenu de la multiplicité et de l'interdépendance des divers points évoqués, il est indispensable de définir les conditions opératoires de façon à simuler des cinématiques de mouvement les plus proches de la réalité du phénomène étudié. La situation qui constitue le contexte de cette étude correspond à la présence de particules en suspension dans le lubrifiant. Dans le cas général, cette pollution en particules peut avoir des origines diverses : des contaminations par des suies (moteur à explosion par exemple) [1,2] ou par des débris d’usure du palier considéré voire d’autres contacts partageant le lubrifiant [3] ou provenant du milieu ambiant (environnement). Dans tous les cas, les dégradations peuvent être importantes pour les paliers en particulier lorsque la taille des particules est intermédiaire entre celles correspondant respectivement à l’entrée du convergent du palier et à sa sortie [4]. Le mécanisme principal de dégradation généralement évoqué dans ce cas est l’usure abrasive mais en fait, il est important de noter que peu d’études scientifiques proposent de réelle quantification de l’effet des pollutions (extérieures) dans les lubrifiants [5,6]. Le lubrifiant a pour rôle de chasser les débris d’usure et de ollutions de la zone de glissement (ou de ″contact″) et un filtrage efficace permettra de les éliminer du circuit de lubrification réduisant ainsi le phénomène d’usure. L'usure abrasive est un phénomène familier à tous, et comme la plupart qui a trait à la vie réelle, il est commandé par un jeu subtil de nombreux effets. La technologie du frottement et de l’usure reste encore très complexe, et l’ensemble des recommandations proposées ne constituent évidement que des tendances obtenues à partir d’expériences sur les bancs d’essais et observations effectuées sur des applications (machines et équipements mécaniques). Dans le cas d’un moteur à combustion interne, l’huile n’est présente dans le contact que par le pouvoir de capillarité de la chemise et elle est partiellement brulée lors de l’explosion du mélange. De plus, les fortes pressions de contact chassent l’huile, redonnant alors un contact sec ou mixte. La solution consiste à augmenter les surfaces portantes ou à augmenter l’apport d’huile. Cette dernière solution est utilisée dans les moteurs. Si cela n’est pas suffisant, un choix de matériaux comme des céramiques pour les jupes de pistons peut être fait pour atténuer l’impact du frottement sec. Mais toutes ces solutions qui font l’objet de recherches permanentes sont purement passives. La nature du contact est subie et les seuls degrés de liberté sont sur l’emploi de lubrifiant ou de matériaux. Il faudrait s’intéresser particulièrement aux cas de frottement sec en présence de particules abrasives car ce sont les plus pénalisants pour notre application qu’est le moteur fonctionnant dans des conditions sévères d’environnement. Lors des fortes pressions qui règnent dans la chambre de combustion, le film d’huile de quelques micromètres d’épaisseur se rompt, le piston et la chemise sont alors en contact direct et à cause du mouvement relatif, ils frottent l’un contre l’autre. Quelques études ont été menées sur le sujet et concernent les deux types de contact : secs et lubrifiés. Dans cette étude on se propose l’étude phénoménologique des surfaces antagonistes lors du frottement lubrifié en présence de particules abrasives dans les paliers lisses. Celles-ci sont des particules de sable dont la dimension est inférieure ou égale à 50 µm et qui arrivent à traverser les filtres dans le cas des moteurs installés sur les chantiers de forage Algériens en provoquant par conséquent des avaries importantes pouvant conduire à un arrêt de l’installation de forage avec toutes ses conséquences. Sur ces installations sahariennes, les particules en suspension arrivent à pénétrer dans les cylindres des moteurs et s’interposer par la suite entre le segment et la chemise des cylindres, où elles sont fortement écrasées, certaines incrustées, lors du cycle de fonctionnement des moteurs provoquant l’usure abrasive. De plus aux positions des cylindres ‘’Point Mort Haut’’, vue la température régnante, la lubrification n’est pratiquement pas assurée d’où l’amplification du phénomène de l’abrasion. C’est là sans aucun doute le maillon faible de la grande sensibilité des segments et des chemises à l’usure abrasive comparée à celle plus faible, par exemple des coussinets et lignes d’arbres. Les contacts lubrifiés jouent un rôle essentiel en construction mécanique, [7;8], car ils permettent d’obtenir des guidages à faible frottement et également une grande durée de vie en raison des faibles niveaux d’usure obtenus. Les applications sont donc très nombreuses et parmi celles-ci, nous pouvons citer les paliers hydrodynamiques dans lesquels, la formation du convergent peut permettre de générer un film continu assurant la séparation continue des deux éléments du contact [9]. Dans une telle situation, le rôle des matériaux solides (1er corps du contact) est généralement secondaire, et le comportement est correctement décrit en adoptant une analyse fine du film d’huile dans le contact, [10]. Pour cela, nous allons utiliser un tribomètre pion - disque pour les mesures du coefficient de frottement et de l’usure et qui nous permettrait de : Prendre en compte la contribution des matériaux solides dans le paramètre étude de la variation du coefficient de frottement en fonction de la vitesse : Courbes de Stribeck, Analyser l’évolution de la structure des surfaces des frotteurs sur l’influence de la lubrification en présence de particules abrasives.
Influence des effets de vieillissement et du laminage à froid sur la microstructure, associés aux propriétés mécaniques et chimiques des alliages aluminium-magnesium.
(Université Mouloud Mammeri, 2011-01-12) Zazi, Nacer
Ce mémoire est consacré à l’étude par la caractérisation mécanique et chimique du comportement des alliages aluminium-magnésium, après traitements thermomécaniques subis dans l’industrie de provenance et après les traitements thermomécaniques subis au laboratoire. Donc, le plus adéquat c’est l’obtention d’un alliage avec de bonnes propriétés mécaniques, proche de l’état isotrope, et de bonne résistance à la corrosion. Pour approcher cet objectif, nous avons caractérisé un alliage d’aluminium-magnésium non saturé en magnésium (5083-H 321), les résultats de notre travail ont montré que : ● L’évolution des propriétés Mécaniques et les propriétés chimiques des alliages d’Al-Mg est liée à la microstructure. ● Le recuit de stabilisation suivi du recuit d’homogénéisation élimine toutes les propriétés mécaniques et microstructurales de l’alliage d’aluminium 5083-H 321, Par contre, les propriétés chimiques ne sont pas complètement éliminées. ● Le laminage à froid provoque, un vieillissement dynamique, et induit une anisotropie des propriétés mécaniques et chimiques, augmente l’amplitude de l’effet Portevin le Chatelier et la valeur des contraintes résiduelles. ● L’approche de l’isotropie structurale de l’alliage (5083-H321) de provenance industrielle ayant subi un recuit de stabilisation suivi d’un recuit d’homogénéisation, donne naissance à une corrosion généralisée. ● Un fort taux du laminage à froid (96%) provoque une restauration et amorce une recristallisation dynamique, le cisaillement et la fragmentation des particules intermétalliques. ● Un recuit intermédiaire au laminage à froid diminue la résistance mécanique et augmente la plasticité du matériau, diminue l’amplitude de l’effet Portevin le Chatelier, déplace la position du pic du frottement intérieur, diminue la valeur des contraintes résiduelles, et n’apporte pas de modification au niveau de la morphologie de la corrosion mais influe sur la cinétique de la corrosion du matériau.
Rheologie des pates cimentaires pour betons autoplaçants
(Université Mouloud Mammeri, 2011-01-17) Bouras, Rachid
Ce travail de thèse vise à comprendre et à contrôler les propriétés autoplaçantes des bétons à l’état frais. Il se situe à deux échelles : celle de la pâte et celle du mortier. La rhéologie de la pâte et du mortier est étudiée en fonction des dosages du superplastifiant et de l’agent de viscosité. L’ordre d’influence de chacun des constituants, ainsi que leurs interactivités sur le seuil de cisaillement, la viscosité, l'indice de fluidité et la consistance, sont mis en évidence. Dans l’étude de la stabilité de la pâte par rapport à la séparation liquide-granulats. Nous montrons qu’avec essai de compression simple nous pouvons déterminer les conditions dans lesquelles on peut avoir séparation de phases. La détermination des propriétés du matériau au repos suite à un cisaillement (reprise de thixotropie) est réalisée par un essai de reprise de thixotropie. Là aussi nous considérons l’influence des adjuvants organiques sur la thixotropie.
Modélisation des structures élastoplastiques généralisées ( approches locales et non locale appliquées aux materiaux elastoplastiques endommagealles )
(Université Mouloud Mammeri, 2011-04-28) Almansba, Madjid
Le développement des méthodes de calcul des structures et la modélisation du comportement des structures déformables est un domaine des sciences de l'ingénieur qui connaît de nombreuses applications. La fiabilité et la précision de ces méthodes sont conditionnées par la validité des lois de comportement introduites pour décrire le matériau étudié. A cet effet, Jusqu’à présent, les modèles basés sur la mécanique locale fournissent des résultats qualitatifs intéressants sur la forme et la position des zones de localisation. Cependant, les réponses éléments finis des modèles à comportement adoucissant sont fortement dépendantes de la discrétisation spatio-temporelle. De nombreux travaux présentent des formulations à variables régularisées sous forme intégrale ou en gradient de variables internes. Ce travail, à travers une étude non locale, propose d’aider au choix de modèles aptes à assurer l’indépendance vis à vis de la discrétisation. Après une analyse des différentes formes de dépendance au maillage, quelques solutions usuelles existantes sont présentées. En se limitant volontairement aux cas des modèles élastoplastiques endommageables à écrouissage isotrope non linéaire, deux propositions sont spécifiquement étudiées. Les aspects numériques et l’implémentation dans un code de calcul sont particulièrement détaillés. Pour chaque formulation non locale étudiée, la capacité à contrôler la taille de la zone de localisation ainsi que la dépendance de la dissipation globale vis à vis du maillage sont étudiées. Les limites théoriques et pratiques de chacune des formulations sont mises en lumière. Cette étude apporte des éléments scientifiques et pratiques nécessaires au choix d’une formulation élastoplastique endommageable apte à assurer l’indépendance des réponses éléments finis à la discrétisation. Pour terminer, les principales conclusions et les perspectives les plus pertinentes de ce travail sont données.
Contribution à l’Etude des Contraintes Thermomécaniques dans les Piles à Combustible
(Université Mouloud Mammeri, 2012) Hamour, Mohammed
Les problématiques énergétiques actuelles nous mènent à considérer et à exploiter toutes les sources et tous les vecteurs d’énergie possibles. La confiance en une civilisation reposant uniquement sur le pétrole montre ses limites,tant du point de vue économique (prix et disponibilité de la matière première) qu’écologique (rejets de gaz à effet de serre) ou géopolitique (conflits pour la possession des réserves stratégiques). La pollution, le réchauffement de la planète et l’épuisement des ressources fossiles deviennent des préoccupations mondiales pour les années à venir. Les piles à combustibles apparaissent comme la technologie alternative de production d’énergie électrique non polluante et à haut rendements.Elles assurent la conversion de l’énergie chimique des gaz consommés en énergie électrique. Cependant, malgré l'attrait de cette technologie, plusieurs verrous technologiques subsistent et ralentissent la pénétration de la technologie de la pile à combustible en général et de la pile à combustible à membrane échangeuse de proton(PEMFC) en particulier sur le marché de l'énergie.Dans ce sens, notre contribution s’intéresse ici aux propriétés physico-chimiques, thermiques et électriques des constituants de ces piles notamment la couche de diffusion GDL, qui participent à la connaissance des contraintes thermomécaniques se développant dans la pile et qui sont très importantes pour l’optimisation dela gestion de la chaleur et de l’eau Ainsi, dans le cadre de cette étude, ces deux conductivités ont été étudiées de façon approfondies en nécessitant pour ce faire la conception et la mise en oeuvre d’un banc d’essai qui a permis de faire les différents essais et d’étudier le comportement de ces deux conductivités en relation avec le matériau considéré, leur épaisseur et les charges dynamiques.
Etude expérimentale et modélisation numérique du comportement du PEHD à l'état vierge et après vieillissement thermique
(Université Mouloud Mammeri, 2012) Ferhoum, Rabah
Dans l’étude que nous avons menée, nous caractérisons le comportement du PEHD à l’état vierge et à l’état vieilli thermiquement dans une étuve. Les essais de traction réalisés grâce à une technique expérimentale originale d’extensométrie qui est la vidéotraction qui consiste en le marquage de la partie utile de l’éprouvette a permis de déterminer avec précision l’évolution des déformations longitudinale et transversale de l’échantillon et de tracer des lois de comportement du matériau. Lors de ces essais de caractérisation, l'influence de certains paramètres importants tels l'influence de la vitesse est étudiées, particulièrement la sensibilité à la vitesse de déformation. Pour cela nous avons entrepris des essais de caractérisation sur une gamme de température variant entre 10-4 à 10-2 s-1. Cette étude a permis de noter l'effet important de la vitesse sur la loi de comportement contrainte vraie axiale - déformation vraie axiale. Cette influence confirme les informations contenues dans la bibliographie elle est typique d’un comportement viscoélastoplastique. L’effet de mémoire consécutif à des variations de vitesses de déformations imposées a été aussi exploré dans cette thèse. Différentes séquences de sauts de vitesses de déformation croissantes et décroissantes sont appliquées au cours de l’essai de traction. Les lois de comportement tracées ont montré qu’après un retour à la vitesse de déformation initiale, le PEHD finit toujours par reprendre son régime d’écoulement initial. Il rejoint la courbe de contrainte initialement amorcée. Ce phénomène montre que le matériau fait comme s’il avait été toujours sollicité à la même vitesse (initiale) mettant en évidence une sorte d’amnésie vis-àvis a cette variation.
Etude de la nocivite des defauts dans les canalisations sous environnement hydrogene
(Université Mouloud Mammeri, 2012) Bellahcene, Tassadit
Le but de notre recherche est l’étude de l’effet l’hydrogène sur les propriétés mécaniques de l’acier pour pipes API 5L X70. Cette-ci est effectuée en réalisant l’électrolyse de l’eau. Les essais sous hydrogène électrolytique ont été réalisés à un potentiel constant de - 1Vsce, et dans une solution électrolytique standard : NS4 (Natural Soil 4) à Ph 6.7. Les propriétés statiques telles que la limite élastique, la résistance ultime et l’allongement à la rupture diminuent sous l’effet de l’hydrogène. Les essais de fatigue sont réalisés sur des éprouvettes tuiles romaines entaillées. L’initiation de la fissure est détectée en utilisant des capteurs acoustiques. La comparaison des résultats à l’air et sous hydrogène montre L’hydrogène est néfaste pour la tenue en fatigue, il provoque une diminution de la durée de vie. L’étude de la nocivité d’entaille sous hydrogène par le Diagramme Intégrité Rupture Modifié (D.I.R.M) montre que les points de fonctionnement dans les deux configurations (air, hydrogène), restent dans la zone de sûreté. L’entaille reste donc sans dangerosité.
Comportement des Ailes Delta à Apex privilégiés avec et sans Fuselage-Etude Expérimentale et Simulation Numérique
(Université Mouloud Mammeri, 2012-09-13) Boumrar, Iddir
A ce jour, l’aérodynamique constitue un des pôles privilégiés de la recherche, intéressant notamment et en particulier le segment de la recherche industrielle. Elle revêt un caractère important tant du point de vue civil que militaire. En effet, les études menées cherchent chaque fois à contribuer à la réduction de la consommation de combustible, un moyen aussi de contribuer à atténuer le réchauffement climatique, et s’agissant de l’aviation, à assurer une meilleure maniabilité et manoeuvrabilité des aéronefs. Plusieurs types de recherche sont engagées pour améliorer les performances aérodynamiques tant pour les aéronefs que pour les véhicules terrestres par l’optimisation des formes et par l’approfondissement des études sur les profils NASA. Notre souci se situe dans ce contexte. Ainsi, il est apparu à travers les études et surtout les visualisations effectuées par le chercheur français M. Leray [1972] que la forme et surtout les valeurs des angles dit privilégiés peuvent contribuer à expliquer des phénomènes physiques, à améliorer les qualités esthétiques et autres performances aérodynamiques. Justement, cette contribution s’inscrit dans la recherche sur l’amélioration des performances aérodynamiques des ailes delta en investiguant l’influence des angles dits privilégiés sur les caractéristiques aérodynamiques de celles ci, lorsqu’elles sont considérées seules, puis en interaction fluide-structure quand on considère la combinaison aile delta- fuselage. Le travail expérimental effectué est complété par une simulation numérique.
Caractérisation des elements de structures en beton de fibres metalliques
(Universite Mouloud Mammeri, 2013-06-22) Djebali, Said
Ce travail, portant sur la caractérisation des éléments de structures en béton de fibres métalliques, vise surtout l’étude de la possibilité du recyclage des copeaux résultant de l’usinage de pièces en acier comme renfort pour le béton. Nous nous sommes donc intéressés, dans cette étude, au comportement rhéologique du béton armé de copeaux à l’état frais et à son comportement mécanique à l’état durci à 28 jours. L’évaluation de l’ouvrabilité à l’aide du maniabilimètre LCL a montré que les rapports sable sur gravier (S/G) optimums sont S/G=0.8 et S/G =1. Pour ces rapports, les temps d’écoulement minimums sont très proches pour les quatre compositions de béton considérées (W=0.2%, 0.4%, 0.6%, 0.8%, avec W% : teneur en copeaux). L’étude de l’influence de W% sur l’ouvrabilité du béton a révélé que le temps d’écoulement et le rapport S/G optimums croissent avec l’augmentation de W%. Pour S/G=1.4, le temps d’écoulement est pratiquement insensible à la variation de W%, le comportement du béton est proche de celui du béton auto-plaçant. Les essais de caractérisation mécanique (traction directe, compression simple, flexion et fendage) ont montré que les caractéristiques mécaniques du béton armé de copeaux sont comparables à celles des deux bétons de référence choisis (bétons renforcés par des fibres classiques : fibres ondulées EUROSTEEL et fibres DRAMIX). Les copeaux apportent au béton une augmentation significative de la résistance et une certaine ductilité dans son comportement post-rupture. Le recyclage des copeaux comme renfort pour le béton peut donc être favorablement envisagé.
CONTRIBUTION A L'ELABORATION D'UN CRITERE DE PLASTICITE POUR LE PEHD
(Université Mouloud Mammeri, 2014) Hachour, Kamel
Cette étude s’inscrit dans le contexte de la compréhension du comportement au seuil de plasticité des polymères semi-cristallins et l’intérêt est porté essentiellement sur la détermination de l’enveloppe de plasticité du PEHD. Reconnaissant l’effet de la pression hydrostatique sur le comportement au seuil des polymères et la différence de la valeur de la contrainte au seuil en traction par rapport à la compression, des critères de plasticité adaptés à notre matériau sont présentés. Pour répondre à cet objectif, des essais uniaxiaux : des essais de vidéo traction sur des éprouvettes axisymétriques entaillés, compression sur des éprouvettes cylindriques et cisaillement sur des éprouvettes parallélépipédiques ont été effectués et le comportement macroscopique global du PEHD est déterminé. Le comportement au seuil du PEHD en chargement biaxial est étudié par une série d’essais de traction–cisaillement combinés et compression–cisaillement combinés, sur des éprouvettes de forme particulières appelées « éprouvettes papillons » par le moyen d’un appareil Arcan équipé d’un système de corrélation d’images numériques (DIC) permettant la mesure locale des déformations. L’état de contraintes planes développé au centre de ces éprouvettes a conduis au calcul des valeurs de la contrainte au seuil pour tous les types de chargement. L’enveloppe de plasticité est ainsi déterminée et les critères de plasticité adaptés à notre matériau sont étudiés. Une modélisation micromécanique du comportement au seuil est aussi effectuée, et le critère correspondant est présenté. Pour compléter l’étude, une simulation numérique est effectuée et les résultats sont confrontés à ceux obtenus par la méthode de corrélation d’image.
Effet du monde d'élaboration et de moturation sur les proprietes mecaniques et la microstructure des alliages de fonderie AL SI
(Université Mouloud Mammeri, 2014-11-27) Hakem, Ahmed
L’aluminium à l’état pur présente de faibles caractéristiques mécaniques rendant impossibles son utilisation dans les structures mécaniques. Cependant, l’ajout d’élément d’addition et l’application de traitements thermique provoquent la précipitation de certaines phases dans la matrice d’aluminium. L’alliage est alors généralement plus résistant mais aussi moins ductile que l’aluminium pur. 1. Une première étude sera consacrée à montrer les caractéristiques mécaniques médiocres de deux types d’aluminium industriel dont l’un est vierge, l’autre vieilli électriquement ; soumis à l’influence de variation de températures de revenus par incrément de 10°C et du recuit de coalescence sur l’évaluation des principales caractéristiques mécaniques. 2. Dans la deuxième étude, nous avons agi sur quatre facteurs modificateurs de la structure de l’aluminium industriel pour l’obtention de deux types d’alliage de désignations chimiques ALSi10Mg , ALSi13 étudies pour enfin déterminer et rechercher des propriétés mécaniques intéressantes : - Addition volontaire et contrôlée de deux élément étrangers (10%Si +≤1%Mg et 13%Si) à la matrice A1 pour donner lieux à alliage ALSi10Mg et ALSi13 qui font l’objet de notre étude, -Traitements thermique de mise en solution et d’homogénéisation suivies d’une trempe structurale et d’une variation du temps de maturation par pas de 2h suivi immédiatement de revenus en considérant 10 états du matériau : brut de coulée noté : F. Pour chercher à augmenter plus les caractéristique de résistances de l’état F et obtenir essentiellement de grandes contraintes d’élasticité, de grands modules de rigidité avec de fiabledéformation, le reste des échantillons et des éprouvettes subira les traitements suivants : trempé noté : T et maturation désignées : 0h,2h,4h,6h,8h,10h,12h et 14h. – Mode de coulée : moulage en sable et en coquille - Et nous avons utilisé la coulée par gravitation.
Optmisation des structures mécaniques composites en vibrations
(Université Mouloud Mammeri, 2015) Slimani, Mohand
Les travaux réalisés au cours de cette thèse ouvrent la voie à des nombreux axes de recherche. Du point de vue expérimental, les résultats présentes dans ce manuscrit ont permis certes de valider la méthode asymptotique proposée par des simulations numérique et compare avec les résultats de la littérature en particulier dans le cas de vibration linéaires des structures poutre et plaque composites, uniquement dans le cas des vibrations non-linéaires. Dans le cadre des vibrations non-linéaires, les données expérimentales sont rares .C’est pourquoi, vu la nature purement théorique des résultats présentés ici, il serait envisageable de mener des essais expérimentaux pour type de structure afin de corroborer l’efficacité et l’exactitude des méthodes proposées. De point de vue théorique, les structures poutres multicouches ont été identifié le cas non linéaires. Il serait souhaitable d’élargie cette méthode d’identification des structures de type plaque et coques et tenant compte des courbures afin modéliser des structures mécanique plus complexe. De même, pour des conceptions spécifiques, il serait intéressant d’examiner la réponse mécanique avec couplage des deux méthodes des éléments finis : version-h et version-p. Par ailleurs, il y a lieu de noter qu’un verrou scientifique reste à lever quand à l’utilisation de la méthode HFEM d’une manière explicite sans passer par des calculs matriciels. Initialement, le travail envisagé dans cette thèse est l’optimisation des structures mécaniques composites en vibration. Cette partie exige une modalisation tés rigoureuse en matière de développement éléments finis et identification efficace et moins couteuse. Le travail présenté dans cette thèse, nous permet de faire cette partie.
Devulcanisation des caouchoucs par micro-onde : influance des liquides ioniques
(Université Mouloud Mammeri, 2015-10-09) Seghar, Said
Ce travail est axé sur l’optimisation de la dévulcanisation des caoutchoucs par la méthode des micro-ondes par l’utilisation d’additifs susceptibles de transformer efficacement l’énergie des micro-ondes en chaleur qui sera communiquée au caoutchouc pour accélérer sa dévulcanisation. Un caoutchouc modèle de styrène butadiène (SBR) a été fabriqué, vulcanisé et caractérisé. Il a été ensuite broyé en poudrette qui a subit un traitement de dévulcanisation dans un Micro-onde adapté. La poudrette a été traitée seule et en présence de liquides ioniques, additif utilisés pour optimiser la dévulcanisation. Les différentes analyses ont montré : • Une meilleures dévulcanisation des échantillons traités aux micro-ondes en présence de liquide ionique. • Certains liquides ioniques ont tendance à dégrader le caoutchouc, cette dégradation se manifeste par une augmentation de la fraction soluble ainsi que la présence de noir de carbone dans les extraits. • Une faible viscosité des mélanges obtenus des caoutchoucs les mieux dévulcanisés. • Une réduction de la quantité de soufre dans les caoutchoucs les mieux dévulcanisés. Des revulcanisats ont été fabriqués en mélangeant du SBR cru avec des fractions massiques différentes des meilleures variantes de caoutchouc dévulcanisé par différentes méthodes. L’analyse du comportement mécanique, de la densité de réticulation et des facies de ruptures de ces revulcanisats a montré que : • Les revulcanisats fabriqués en mélangeant le SBR cru avec le SBR dévulcanisé au Micro-onde en présence de liquide ionique possèdent les meilleures caractéristiques mécaniques, eu égard à leur densité de réticulation. En effet, une comparaison de ces caractéristiques mécaniques par rapport à la densité de réticulation des échantillons laisse penser que les macromolécules du caoutchouc recyclé sont mieux sauvegardées lorsque celui-ci est mieux dévulcanisée. • Le malaxage mécanique du caoutchouc vulcanisé provoque la dégradation du réseau en réduisant drastiquement les longueurs des chaines macromoléculaires. • La faible viscosité des caoutchoucs les mieux dévulcanisés leur assure une bonne miscibilité avec le caoutchouc cru. Les meilleurs paramètres de dévulcanisation obtenus pour le caoutchouc modèle ont été appliqués sur une poudrette de pneus usagés. Les analyses mécaniques ont montré que le recyclage du matériau industriel est beaucoup plus difficile pour plusieurs raisons : - La présence de plusieurs types de caoutchoucs dans la poudrette. - Le choix du caoutchouc cru (matrice) dans laquelle le mélange de caoutchouc dévulcanisé est incorporé, doit être fait avec précaution. - La densité de réticulation des caoutchoucs revulcanisés décroit drastiquement avec la fraction massique du caoutchouc recyclé.
Modélisation du comportement tribologique des élastomères chargés
(Université Mouloud Mammeri, 2016) Djeridi, Rachid
La modélisation du comportement anisotrope des matériaux renforcés de fibres, come le caoutchouc, est actuellement de grande importance pour de nombreux secteurs industriels. En effet, une description précise de la réponse et l’endommagement mécaniques de tels matériaux permet d’augmenter la durée de vie de ces matériaux qui généralement évolue sous plusieurs conditions d’environnement. Dans cette investigation, la théorie et l’analyse par la méthode des éléments finis du matériau anisotrope renforcé sont présenté. Le modèle mécanique adopté pour cette étude est implémenté dans uns code calcul « Abaqus » en utilisant un schéma implicite. Une famille de fibre est considérée dans ce travail. L’effet de l’orientation des fibres, compressibilité, incompressibilité et paramètres du matériau sont mises en évidence. Les résultats obtenus montrent la capacité du modèle de reproduire des résultats connus et une orientation optimale peut être retrouvée. Plus loin, nous avons pris en compte l’endommagement du matériau sous chargement monotone et cyclique, connu par l’effet Mullins. En introduisant cet accouplement nous permet de distinguer le changement de rigidité due à l’orientation des fibres, l’état compressibilité, l’état incompressible et le choix des paramètres du matériau et l’endommagement dans le matériau. La deuxième partie de l’étude du matériau hyperélastique est sa caractérisation expérimentale à la résistance à l’usure. Nous sommes confrontés aux difficultés complexes pratiques et la mise en oeuvre d’une étude expérimentale due aux complexités des mécanismes de déformations et d’arrachement de la matière à la surface et les interactions très marquées entre les paramètres tribologiques. Nous avons présenté des résultats pour l’étude de deux type de contact : contact Plan/Plan et contact linéaire. L’étude de l’interaction « matériau/indenteur » implique des actions dépendante et momentané des différents paramètres tribologiques. En conséquent, le phénomène régissant cette interaction n’est pas aisé à expliquer. L’analyse de l’influence des paramètres tribologique sur l’usure des élastomères nous a conduits à développer un schéma de modèle d’usure analogue au modèle de coupe en usinage. La visualisation de l’état de dégradations des élastomères au MEB nous fournit des informations sur la morphologie des facies d’usure et des débris arrachés par frottement aux surfaces de contact.
Contribution a l'étude de la calorisation dans les alliages a base de fer
(Université Mouloud Mammeri, 2016) Mendil, Sabrina
Le présent travail consiste à présenter les résultats d'une étude expérimentale sur l’étude de la morphologie des interfaces, l’influence du temps et des constituants du bain de calorisation, réalisée à une température de 800°C et 1000°C. D’évaluer les différentes combinaisons intermétalliques Fe-Al formées à haute température. Ce travail comporte trois chapitres principaux. Le premier présente une recherche bibliographique qui englobe les différents procédés de calorisations ainsi que les travaux antérieurs réalisés. Le deuxième chapitre qui suit est consacrée aux matériaux et aux différentes techniques expérimentales utilisées dont la caractérisation. Le troisième chapitre regroupe les résultats expérimentaux et leurs discussions. Le premier chapitre expose les différentes techniques de calorisation, l’influence de certains éléments et les composés intermétalliques formés au cours du contact fer-aluminium, à l’appui des travaux bibliographiques. Le deuxième chapitre est consacré à la caractérisation et les différentes techniques expérimentales utilisées. Les résultats expérimentaux et l’interprétation des résultats sont décrits au chapitre III. Ce dernier chapitre est consacré à la compréhension de la technique de calorisation vis-à-vis le mécanisme de cette technique à savoir la dissolution et l’interdiffusion des éléments fer et aluminium qui conduisent à la formation des combinaisons intermétalliques Fe2Al5, Fe3Al, FeAl3 (Fe4Al13) et FeAl identifiées par diffraction des rayons X localisé (DRX), microscopie électronique à balayage (MEB), diffraction des électrons rétrodiffusés (EBSD) et microdureté du point de vu mécanique. Ce manuscrit se termine par une conclusion générale et des perspectives.
Modelisation du comportement et de l'endommagement des composites a matrice thermoplastique
(Université Mouloud Mammeri, 2016) Mokhtari, Ahcene
Ce travail est dédié à l’étude d’une approche avancée basée sur la modélisation du comportement et de l’endommagement des composites à matrice thermoplastique sous chargement de traction, de cisaillement et de compression. En particulier, nous nous sommes intéressés à l’étude de l’endommagement couplé à la rupture des composites à matrice polypropylène renforcés de tissus en jute. L’augmentation de l’utilisation de ces composites dans l’industrie automobile et de sports requiert le développement de modèles constitutifs fiables pour prédire leurs réponses sous des conditions de chargement complexes. Actuellement, les modèles disponibles n’incluent pas le comportement non-linéarité et les instabilités des structures. Ce travail focalise sur le développement d’un modèle d’endommagement tenant en compte des non-linéarités matérielle et géométrique des ces composites. Ce modèle considère tous les dommages dans le plan : endommagement provoqué par la fissuration de la matrice ainsi que ceux dus à la rupture des tissus en jute dans les directions longitudinale et transversale. L’analyse de la propagation de l’endommagement, basée sur un vaste ensemble des résultats expérimentaux, combine différents modèles de la mécanique de l’endommagement afin de développer un modèle pour ces composites à matrice thermoplastique, dont la réponse des composites est gouvernée par un couplage entre l’endommagement et la rupture. Le modèle développé dépend des seuils d’endommagement, de flambage et de rupture des composites tissés provoqués par l’évolution de l’endommagement. Ce modèle est implémenté dans un logiciel d’élément fini (ABAQUS/Explicit) en utilisant la subroutine VUMAT. Les résultats des simulations présentés dans ce travail démontrent que le modèle développé peut prédire correctement la réponse statique obtenue par les mesures expérimentales. Les résultats des simulations, pour les post-flambages et les grandes déformations sont également bien prédits.
Réalisation et caractérisation de film de nickel déposé par des techniques électrochimique et chimique sur l'aluminium
(Université Mouloud Mammeri, 2016) Slimani, Rabeh
Dans ce travail nous avons étudié le comportement à la corrosion de deux surfaces du fil électrique en aluminium AA1370 (la section du fil, et la surface centrale longitudinale du fil), et nous avons élaboré une couche de nickel par voie chimique et voie électrolytique sur les deux surfaces. La corrosion et le dépôt sur les deux surfaces ont été effectués en présence et en absence d’un champ magnétique de faible intensité. La corrosion des deux surfaces a été aussi étudiée sous une tension imposée de 1,5V. Les principaux résultats eus l’obtention d’une structure cellulaire de la couche de nickel par la voie électrolytique en présence d’un champ magnétique parallèle à la surface de dépôt, l’obtention de zones de structures dendritiques par voie électrolytique en présence d’un champ magnétique dans la direction perpendiculaire à la surface de dépôt. Le dépôt sur la périphérie est différent du dépôt au centre de la surface, cette différence a été attribuée à l’écrouissage de la surface du fil lors du tréfilage. La caractérisation de la corrosion des deux surfaces avant dépôt a montré que la présence du champ magnétique et d’une tension imposée modifie la forme et la cinétique de la corrosion des deux surfaces. La corrosion et la microdureté Vickers des deux surfaces après dépôt semblent être différentes de celles d’avant le dépôt.
Matériaux réalisés à partir de poudres revêtues : élaboration, caractérisation et propriétés
(Université Mouloud Mammeri, 2016-05-12) Nechiche, Mustapha
L’ajout de particules de revêtement, généralement de plus faibles tailles, permet de les faire adhérer et les coller sur la surface des particules hôtes. Ce qui permet d’obtenir un revêtement dont l’adhérence, la texture et l’épaisseur dépendent de la nature des matériaux en présence et des conditions opératoires. L’objectif de ce travail est l’élaboration de poudres composites, sous forme de particules revêtues, leur densification et leur caractérisation micro structurale. Nous avons choisi d’étudier deux types de matériaux composites à matrice métallique : le premier est à matrice nickel (Ni) et particules de carbure de silicium (SiC) tandis que le deuxième est à matrice cuivre (Cu) et particules de phase MAX Ti3AlC2. Dans le premier cas, il s’agit d’élaborer un matériau aux propriétés mécaniques élevées : le carbure de silicium étant une céramique très dure, rigide et réfractaire ; la matrice Ni ayant de bonnes propriétés mécaniques et physico-chimiques (réfractaire et bonne tenue à l’oxydation). Pour ce matériau, la première étape du travail consiste en l’enrobage de particules commerciales de SiC par du Ni en utilisant le procédé de mécano fusion. Il est question de déterminer les paramètres optimaux de mécano fusion permettant de réaliser un revêtement total des particules SiC par le Ni. Ces particules seront ensuite densifiées par compression isostatique à chaud pour obtenir un matériau massif, lequel sera caractérisé du point de vue de la microstructure. Dans le deuxième cas, le matériau d’étude est un composite à matrice cuivre (Cu) et particules de phase MAX Ti3AlC2. Il est question d’élaborer le composite massif à partir de particules revêtues/composites obtenues par broyage mécanique.
Evolution et contrôle de la couche limite dans le cas de profils NACA
(Université Mouloud Mammeri, 2016-05-26) Tebbiche, Hocine
Le décollement de la couche limite à l’extrados des profils NACA engendre la chute de leurs performances aérodynamiques accompagnée de vibrations et de nuisances sonores. Le contrôle passif par le biais de Générateurs de Tourbillons contra-rotatifs (VGs) est la solution la plus simple et la moins couteuse qui permet de retarder, voire même éliminer la séparation du fluide de la paroi. Le travail effectué dans le cadre de cette thèse concerne l’optimisation de différentes géométries de Générateurs de Tourbillons destinées à l’amélioration des coefficients aérodynamiques de profils NACA. Plusieurs configurations de VGs ont été étudiées en soufflerie en tenant compte de la variation de leurs différents paramètres géométriques tels que la hauteur, l’espacement, l’angle d’ouverture, l’angle d’apex et l’inclinaison relative s’agissant de la forme en aile Delta ainsi que l’influence de leur position le long de la corde du profil. Cette étude paramétrique a révélé l’efficacité de trois configurations optimales de VGs : la configuration de Lin modifiée, la configuration originale en aile Delta ainsi que la configuration en "V" destinée à la réduction de la traînée. Les principaux résultats obtenus par le moyen de ces VGs permettent d’atteindre des gains de portance de 27% ainsi qu’une réduction de traînée avoisinant les 30%. La confrontation des résultats issus de l’approche numérique 3D-RANS avec leurs homologues mesurés expérimentalement a montré une bonne concordance. Les résultats de l’étude numérique ont aussi permis de quantifier la vorticité de l’écoulement contrôlé autour du profil.

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