Département de Génie Mécanique

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Modélisation et localisation d'endommagements dans les structures mécaniques par mesures vibratoires
(Université Mouloud Mammeri Tizi-Ouzou, 2006) Almansba, Mouloud
Ce présent travail est consacré au thème d’identification d’endommagement dans les structures mécaniques par mesures vibratoires, une partie est consacré à la présentation de modèle de modélisation d’endommagement présenter dans la littérature. Plusieurs travaux ont été exposés pour la modélisation d’un endommagement local au niveau d’une poutre en acier. Une bonne partie des travaux font référence à une approche de la fissure par un ressort dont la raideur dépend essentiellement de la largeur et de la profondeur de la fissure. Un indicateur de localisations d’endommagements des structures mécaniques par mesures vibratoires est proposé. Cet indicateur est basé sur l’utilisation du 1er mode de vibrations de structures saines (modélisée par la méthode élément fini) et 1er mode mesuré expérimentalement. Plusieurs cas test ont été appliquée à savoir : Application 1 : Un seul endommagement – Poutre encastrée-encastrée Application 2 : Un seul endommagement – Poutre simplement appuyée Application 3 : Un seul endommagement – Poutre Encastrée-Libre Application 4 : Deux endommagements – Poutre Encastrée-Libre L’applications de cet indicateur sur les différents cas nous permit de localiser exactement la position de l’endommagement dans les structures. La quantification de l’endommagement et l’application de cet indicateur sur des structures complexes reste comme des perspectives.
Etude du comportement à la corrosion de l’alliage AlMn1 utilisé dans les radiateurs d'automobile
(Université Mouloud Mammeri Tizi-Ouzou, 2010) Arab, Benakli
Cette étude nous a permet de suivre la cinétique et la morphologie de la corrosion de l’alliage AlMn1, utilisée pour la fabrication des radiateurs de refroidissement dans l’industrie automobile, en fonction du temps dans une solution de glaceol et l’eau potable, en présence et en absence de champ magnétique. Les résultats obtenus montrent que : Ø L’alliage AlMn1 est constitué deux particules intermétalliques qui sont distribuées d’une façon hétérogène dans le volume du matériau, celle-ci ont un potentiel différent de celui de la matrice, ceci peut amorcer une corrosion intergranulaire. Ø L’alliage AlMn1 se corrode par piqûres, dans la direction de longueur, sur le cordon de soudure. Ø Le glaceol augmente la résistance à la corrosion de cet alliage, car celui-ci contient dans sa composition des inhibiteurs de corrosion. Ø Un polissage arrache facilement les particules intermétalliques, la position des particules intermétalliques arrachées peut jouer le rôle de micocrevasses, ainsi la corrosion par crevasse s’installe. Ø Le champ magnétique augmente le potentiel et le courant de corrosion libre, diminue la résistance à la polarisation et augmentent les courants de corrosion anodique et cathodique. Ø La résistance à la polarisation de l’alliage AlMn1 dans le glaceol est très grande que la résistance à la polarisation de l’alliage AlMn1 dans l’eau potable surtout juste à l’immersion. Ø Une longue durée d’immersion met en place la passivation du matériau, mais une durée plus importante provoque la rupture de la couche de passivation. Ø La microdureté du matériau est variable à la surface de l’alliage, ceci implique l’existence d’une anisotropie des propriétés mécaniques et une anisotropie des contraintes résiduelles.
Etude préliminaire d’un réservoir de stockage de gaz naturel à usage domestique
(Université Mouloud Mammeri Tizi-Ouzou, 2010-06-06) Hamri, Lakhdar
Pour mener à bien notre travail, on a mené en premier lieu une étudié bibliographie sur : ð les différents types de gaz naturel, ð les différentes techniques de stockage, ð les différents modes de transport du gaz naturel. Etant donné que la composition chimique du gaz naturel diffère d’un site à un autre et vu l’indisponibilité des propriétés thermophysiques du gaz naturel de Hassi-R’Mel dans la littérature, on a considère et étudié trois variantes à l’aide du logiciel Refprop. Il ressort de cette étude que la variante 3 où on a considère le gaz naturel comme un corps pur constitué seulement du méthane est la plus conservative. Les capacités des réservoirs obtenues en fonction du nombre de jours d’autonomie d’utilisation sont plus importantes avec la variante 3. L’étude présentée dans ce mémoire a montré aussi que le stockage du gaz passe impérativement par un système cryogénique permettant son refroidissement à fin de le liquéfier. Une esquisse du schéma de l’installation contenant le réservoir de stockage et les systèmes annexes a été présentée. Les quantités de chaleur à extraire au gaz au niveau du système de refroidissement et à fournir au niveau du vaporiseur ont été évaluées. Les systèmes de sécurité qui devront équiper le réservoir ont été présentés au paragraphe dimensionnement du chapitre 4. En fin, nous dirons que les résultats présentés dans ce mémoire constitueront une base de travail pour l’étude de l’isolation thermique du réservoir et pour le calcul des fondations qui supporteront le réservoir.
Simulation numérique par code fluent d'une couche limite contrôlée et non contrôlée sur un profil d'aile NACA0012 à incidence de 18°
(Université Mouloud Mammeri Tizi-Ouzou, 2010-09-06) Mokrani, Nabil
Cette présente simulation nous a permis de comprendre les effets de l'aspiration pariétale de la couche limite . Ainsi, nous avons pu mettre en évidence les points suivants : L'aspiration conduit au déplacement du point de décollement de la couche limite. Ce déplacement se fait de manière drastique, puisqu'on notera une translation vers l'aval de l'ordre de fois la position initiale du point de décollement (cas sans aspiration). Par ailleurs, elle entraîne aussi une réduction importante de l'épaisseur de la couche limite. Ces 2 aspects positifs conjugués impliquent en conséquence une réduction importante de la traînée. Cette technique active pratiquée sur plusieurs engins aériens a permis des économies en carburant ; on obtient ainsi, une diminution sur le taux d'éjection des gaz à effet de serre qui engendrent le réchauffement climatique planétaire. L'aspiration pariétale ne représente qu'un cas de figure pour la réduction de la traînée. On peut simuler plusieurs techniques (actives et passives), le cas de soufflage tangentielle sur les parois ; la présence des cavités sur laé paroi de l'extrados (pièges à couche limite)...etc. En général, la simulation numérique demande une validation analytique et/ou expérimentale. Dans notre cas la validation par voie expérimentale exige un dispositif expérimental de haute technologie (LDA,PIV) très couteux. Néanmoins, cette simulation numérique par code FLUENT reste un moyen de calcul performant et efficace dans l'aérodynamique.
Etude du contact entre solides déformables : Expérimentation - modélisation
(Université Mouloud Mammeri Tizi-Ouzou, 2011) Berdjane, Mohand Ouali
A travers ce mémoire, nous avons traité des problèmes de contacts mécaniques entre solides. La première partie consistait en la présentation de quelques techniques expérimentales de mesure sans contact et nous avons choisi la technique de la photoélasticimétrie, pour l’investigation dans le volume dans les cas de contact, pour ses avantages en termes de précision et de la rapidité d’obtention de résultats. L’insuffisance d’une étude par une seule méthode pour statuer sur la validité des résultats nous mène à conclure sur la nécessité d’un couplage entre expérimentation et modélisation numérique. Cette dernière est effectuée à l’aide du code de calcul Abaqus. La modélisation nous donne les valeurs du tenseur de contraintes en chaque noeud du maillage que l’on utilise pour simuler des franges photoélastiques par les schématisations des milieux photoélastiques, afin de les comparer aux franges expérimentales. Le travail a été scindé en deux parties distinctes. La première était l’étude d’un contact Hertzien sphère sur gorge en établissant un modèle numérique sous Abaqus permettant le calcul des franges simulées que nous avons comparées aux franges expérimentales, et aux résultats en déformations préalablement établies. Cette procédure a permis de statuer sur la viabilité du traitement des problèmes de contacts sous Abaqus. La seconde partie s’est axée sur la modélisation de cas de contact sphère sur gorge, pour le dimensionnement de modèles expérimentaux à étudier par photoélasticimétrie, et ce pour l’étude des contacts dans le cas des butées et des vis à billes, en les approchant avec des géométries simplifiées. On a réalisé dans cette partie différentes simulations où on a vu l’incidence de certains paramètres sur les modélisations, en comparant les résultats et les franges simulées. Le dernier exemple traité était la butée à bille. Cette modélisation nous a permis de prédire le comportement global du contact et donné une idée du chargement et des franges à visualiser expérimentalement. La modélisation étant insuffisante pour l’étude d’un problème mécanique, une étude expérimentale sera nécessaire, pour valider la modélisation et lui apporter notamment des améliorations et des modifications, dans les conditions aux limites, dans la géométrie et les chargements, afin d’approcher les conditions réelles.
Effets de la Forme des Bords d’Attaque sur les Performances Aérodynamiques de l’Aile Delta.
(Université Mouloud Mammeri Tizi-Ouzou, 2011) Saci, Fattah
L’étude de l’influence de l’angle privilégié sur les structures tourbillonnaires dans l’écoulement autours d’ailes delta, n’a pu montrer qu’une légère différence entre les deux angles apex étudies (80° et 75°), d’où la nécessités d’étendre ce travail à d’autres angles d’apex afin de préciser l’effet de l’angle privilégié sur les coefficients aérodynamiques surtout pour les ailes delta à bords d’attaque biseautés de l’extrados. Finalement on peut dire qu’il est préférable dorénavant d’utiliser des ailes delta à bords d’attaques biseautés de l’extrados avec laquelle on obtient de meilleures performances aérodynamiques –Cp, Cz et surtout Cx.
Recalage de modèle éléments finis isogéométrique
(Université Mouloud Mammeri Tizi-Ouzou, 2011) Bacha, Ferhat
Dans ce travail on a vue tout d’abord la modélisation géométrique en utilisant les différents modèles de modélisation en DAO, comme le modèle de Bézier qui utilise les fonctions de base de Bernstein ensuite le modèle B-spline défini avec les fonctions de base par morceaux. On a aussi récapitulé le modèle aux éléments finis classique et le nouveau modèle d’analyse basé sur les NURBS intitulé (analyse isogéométrique). Le but de ce travail a été le recalage d’un modèle élément fini en utilisant un modèle isogéométrique basé sur les fonctions de base NURBS, il y a d’autre fonctions de base développées récemment pour ce nouveau concept d’analyse et qu’en appelle les fonctions de base T-Spline. Le recalage de modèle peut être fait en utilisant différentes méthode, Dans ce travail on a opté pour une méthode globale qui est CMM ; une méthode classique de recalage ; cette méthode utilise comme référence les vecteurs et les valeurs propres, pour définir les matrices de système perturbé (Mx et Kx) et aussi déterminer les défauts de raideur et de masse Δ Δ , les localiser dans le système matriciel du modèle.
Optimisation des procédés de mise en forme. Application à l'emboutissage
(Université Mouloud Mammeri Tizi-Ouzou, 2011) Dermouche, Tassadit
Le travail effectué dans le cadre de ce mémoire, a permis de mesurer l’importance de la modélisation et de la simulation numérique, en particulier, dans le domaine pratique de l’optimisation de formation des pièces, tout en veillant à minimiser les dommages et les pertes économiques, pendant l’opération de mise en forme. L’objectif principal de ce travail était la mise au point d’une méthodologie numérique de prévision de la rupture ductile dans les tôles minces obtenu par grandes déformation plastique. Pour cela, nous avons tenté de faire et de présenter la simulation numérique avec ABAQUS, en utilisant le modèle de Gurçon (GTN), qui décrit le comportement du matériau lors de sa mise en forme. A la lumière des résultats obtenus avec ces lois, nous relevons la bonne corrélation des résultats de la simulation numérique avec les résultats expérimentaux. Cependant pour une meilleure simulation de l'essai d'emboutissage de tôle il faut tenir compte de l'anisotropie du matériau J’espère que la méthodologie et les paramètres étudiés, s’avèreront d’une utilité pertinente pour la conception des pièces a partir des tôles minces, a travers le procédé de mise en forme par emboutissage. Et que la simulation numérique sera un bon exemple d’aide à la décision au niveau des entreprises de fabrication de pièces
Simulation numérique des échanges thermiques par convection forcée dans un canal plan, rempli d'un milieu poreux
(Université Mouloud Mammeri Tizi-Ouzou, 2011) Koulal, Nacer
Modélisation de l’endommagement des matériaux composites avec la méthode X-FEM
(Université Mouloud Mammeri Tizi-Ouzou, 2011) Enteghar, Lounes
Nous avons présenté la méthode XFEM, qui est basé sur la forme faible, en mettant l’accent sur les aspects de la mise en oeuvre. La méthode XFEM décrite dans ce manuscrit est particulièrement bien adaptée pour les applications de la mécanique de la rupture et nous l’avons ainsi appliquée à des problèmes de simulation de l’endommagement des matériaux composites au d’un stratifié croisé [0,90]s. Les résultats obtenus des simulations sur le stratifiés croisé [0°,90°,0°] sont présentés et sont comparés avec les résultats obtenus avec le critère de Hashin. On a mis en référence les solutions du critère de Hashin pour étudier l’exactitude et la convergence de la méthode XFEM pour les estimations des champs de déformations et de contraintes. A partir de l’analyse des différents résultats, nous pouvons en déduire les principales conclusions suivantes : - Les résultats des simulations ont permis de confirmer que l’initiation et l’évaluation du premier mode d’endommagement, fissuration transverse, est principalement pilotée par la contrainte normale dans les couches désorientées du stratifié. De plus l’amorçage de ces fissure est facilité dans les stratifiés avec des couches 90°. - L’apparition des fissures longitudinales est provoquée par la contrainte normale transverse. Elle résulte de l’effort poisson du à la forte anisotropie du matériau. Nous pouvons conclure que la dégradation des propriétés mécaniques du stratifié est principalement causée par les fissures transverses et l’initiation /développement des décohésions entre les couches désorientées (délaminages locaux). - La méthode XFEM a donnée des résultats moins précis que le critère de Hashin pour les fissures longitudinales. Ce dernier ne peut pas être négligée car elles ont une grande influence sur la déformation transverse du stratifié. Quant à la ruine finale du stratifié, elle est principalement provoquée par la coexistence des différentes modes d’endommagement, ensuite c’est la contrainte normale longitudinale de la couche à 0° qui est responsable de la rupture. La méthode XFEM proposée est limitée pour la simulation des composites stratifiés, lorsqu’il s’agit de calculer les contraintes de délaminage, elle ne met pas en évidence les principaux modes de dégradations observées dans les composites menant à la rupture totale du stratifié. Enfin, pour mieux appréhender le mode de comportement de telles structures en occurrence, les composites multicouches, des essais plus poussés de caractérisation mécanique sont indispensable et plus que nécessaire dans l’avenir. Il reste également un effort à fournir pour simuler des éprouvettes plus réalistes, qui permettent de reproduire plus quantitativement les observations. Il sera aussi nécessaire de confronter ces résultats à autres modèles et à faire varier la structure du stratifié [0°, 90°,0°].
Etude comparative de l'aptitude à la découpe des tôles magnétiques M800-65A et M800-65D (EI)
(Université Mouloud Mammeri Tizi-Ouzou, 2011) Chebini, Siham
Le travail entrepris dans le cadre de ce mémoire est l’étude de l’aptitude à la découpe de la tôle magnétique à grains non orientés livrée à l’état fini (M800-65A), dans cet objectif on a procédé à une comparaison entre les caractéristiques mécaniques et magnétiques de la tôle magnétique à grains non orientés livrée à l’état fini (M800-65A) et celles de la tôle magnétique livrée à l’état semi-fini (M800-65D), qui suit un même procédé de découpage avec un même outil de découpe, ces tôles constitue la base des matériaux magnétiques utilisés en génie électrique car elles permettent de véhiculer des flux magnétiques importants. La différence de process entre ces deux tôles c’est que la (M800-65A) est livrée à l’état fini avec recuit donc après découpage se mit directement sous forme de circuit magnétique dans les machines électrique, par contre la (M800-65D) après découpage se procède aux traitements thermiques de décarburation et de recristallisation. On remarque alors que notre outil de découpe se trouve devant deux structures différente l’une est dure et l’autre est douce. Les résultats que nous avons obtenus au cours des essais mécaniques et magnétiques effectué dans ce projet nous montrent que : le comportement, la microstructure, la dureté de la tôle livrée à l’état fini (M800-65A) sont différents de ceux de la tôle livrée à l’état semi-fini (M800-65D) ; déformation et changement de la microstructure de la (M800-65A) après découpage avec l’outil qui avait été conçus pour la (M800-65D) ; dégradation des propriétés magnétiques la (M800-65A) après découpage ; Meilleurs caractéristiques mécanique et magnétique de la (M800-65D) qui subit un recuit de décarburation et de recristallisation après découpage. Les caractéristiques magnétiques de la tôle ont une importance fondamentale pour l’utilisateur car elles déterminent la qualité électrique plus ou moins grande du produit final, qu’il s’agisse d’un moteur, ou d’un transformateur, ces caractéristiques magnétiques dépendent des caractéristiques mécaniques de la tôle. L’utilisateur devrait cependant réfléchir sur le fait qu'avant d'être assemblées dans ces moteur ou transformateur, les tôles électriques doivent gardées leurs caractéristiques magnétique initiales
Etude numérique et expérimentale du champ de contraintes développé dans un contact cylindre sur plan en présence d'un effort tangentiel
(Université Mouloud Mammeri Tizi-Ouzou, 2011) Haciane, Rabah
Le but de ce travail a été l’étude numérique et expérimentale des champs de contraintes développés dans le contact cylindre sur plan en présence d’un effort tangentiel. Un dispositif de chargement fabriqué au Hall de technologie nous a permis d’appliquer l’effort normal et l’effort tangentiel. On a considéré le cylindre rigide en aluminium et le plan déformable en époxy de module de Young faible devant le module de Young de l’aluminium. Cette étude a permis de déterminer le champ de contraintes dans le contact cylindre sur plan par deux méthodes différentes. La première méthode c’est la photoélasticimétrie qui a permis de visualiser les champs de contraintes à travers les isochromes et les isoclines, particulièrement au voisinage de la zone de contact. Pour la deuxième, on a utilisé les éléments finis à l’aide du logiciel Castem2000 qui permet de calculer les franges isochromes et isoclines ainsi que la valeur maximale de la différence des contraintes principales. Pour les différents résultats obtenus deux types de comparaison ont étés faites : La comparaison des isochromes et des isoclines obtenues expérimentalement à celles obtenues numériquement. La superposition des courbes expérimentales et numériques de la différence des contraintes principales le long d’un segment vertical. On a constaté une bonne concordance des résultats, sauf dans certaines zones, notamment au voisinage du point de contact où il est difficile de déterminer l’ordre de frange avec une grande précision. Cette bonne concordance des résultats nous a permis de valider le calcul numérique et les conditions aux limites.
Elaboration et étude d'un nouveau composite à fibre d'origine animale et à matrice organique
(Université Mouloud Mammeri Tizi-Ouzou, 2011) Djefel, Dihia
Les matériaux composites ont de tout temps été utilisés tant dans l’industrie que dans le bâtiment. L’ajout des fibres d’origine minérale ou synthétique est justifié par l’amélioration des caractéristiques mécaniques mais les inconvénients sont tout autant des facteurs limitant le recours à ces fibres. Ainsi si pour les aspects mécaniques, l’ajout des fibres d’amiante est justifié en raison de leur meilleure adhérence à la matrice du fait de leur état de surface rugueux, leur caractère cancérigène les place dans la catégorie fibres dangereuses pour la santé humaine. Elles sont à l’heure actuelle pointées du doigt et leur utilisation interdite du marché. Chercher une alternative à ces fibres, c’est le parie que les chercheurs en sciences des matériaux se sont fixés. L’objet de notre travail consiste à proposer des nouveaux matériaux à base de fibres de volaille. L’objectif visé ici est double. Cela consiste à d’une part à recycler ces fibres de volaille, disponibles en abondance dans la nature, qui restent jusqu’à présent non valorisées et d’autre part utiliser des fibres assez résistantes aux attaques et surtout écologiques et non cancérigènes. Pour assurer et garantir leur durée de vie dans le matériau il est toutefois recommandé de les protéger contre les attaques de l’humidité ou de parasites kératophages, d’où la nécessité de les traiter chimiquement. Dans cette étude, il a été question de mettre au point des composites à base de résine organique en polyester non saturé dans laquelle sont introduites des fibres de volaille. Des essais mécaniques ont été réalisés en traction et flexion trois points afin de déterminer leur propriétés mécaniques en fonction du pourcentage de fibres. Toutefois, des plaques de forme parallélépipédique ont été réalisées pour la détermination de la conductivité thermique. Enfin la structure microporeuse des fibres peut servir de support pour un matériau à forte chaleur massique qui pourra être utilisé pour le stockage de la chaleur dans ces nouveaux matériaux. Un essai à 3% de fibres chargées de paraffine a été fait et les résultats obtenus sont probants. Cette étude demande néanmoins à être approfondie de façon à cerner toutes les difficultés de mise en oeuvre de ces composites qui seront certainement les matériaux de demain.
Simulation du comportement des matériaux métalliques sous chargement cyclique.
(Université Mouloud Mammeri Tizi-Ouzou, 2011) Ait Belkacem, Samir
Le travail abordé dans ce mémoire, étude du comportement en fatigue des aciers C35 en traction-compression en vue de tenter d’apporter une réponse à certains inconvénients constatés. Notre étude avait pour but de caractériser le matériau C35 à la fatigue par modélisation et simulation des solides et structures par la méthode des éléments finis. Pour ce but on utilise le code Abaqus. Pour ce faire, nous avons donc réalisé des simulations sur des éprouvettes, par la méthode des éléments finis. L’étude a comporté les étapes suivantes : · Maillage de l’éprouvette ; · Détermination des déférentes contraintes et des déformations sur l’éprouvette qui donne une évaluation générale sur les sites d’endommagement par fatigue ; · Des simulations sur les éprouvettes ont été réalisées pour calculer la courbe d’endurance. La courbe simulée a été comparée à la courbe calculée expérimentalement pour le même acier. Deux simulations numériques sont présentées et les résultats sont comparés avec ceux obtenus à partir des courbes calculées expérimentalement. On a également mis en référence les résultats expérimentaux pour étudier l’exactitude du logiciel Abaqus à étudier le phénomène de fatigue. La description des résultats obtenus dans chaque cas simulé lors du phénomène de fatigue des aciers, est la résultante : Des simulations sur des éprouvettes ont été réalisées pour calculer la courbe d’endurance. La courbe simulée a été comparée à la courbe calculée expérimentalement pour le même acier L’étude des modifications de structure accompagnant et les phénomènes de fatigue montre qu’il faut intervenir successivement plusieurs mécanismes pour l’initiation puis pour les différents stades de propagation des fissures de fatigue et que ces mécanismes dépendent du niveau de contraintes et de la nature du métal considéré. Toutes pièces mécaniques en fonctionnement normal sont soumises à un certain nombre de sollicitations d’origines divers. Des valeurs maximales généralement connues mais variables dans le temps et se traduisent pour la plupart des variables cycliques des contraintes. Toutes pièces fabriquées pour tenir en conséquence, seulement, on constate souvent la ruine parfois catastrophique des structures pourtant solidement construites. Alors qu’elles ne sont soumises qu’à des contraintes dynamiques avec des valeurs modestes par rapport aux caractéristiques mécaniques du matériau utilisé. Il est donc important de contrôler dès le début de la conception si la résistance à la fatigue est un point critique. Il faut prendre dès le départ, des marges de sécurité proportionnelles au gain de masse. Cette caractérisation peut se faire soit par des essais de fatigue qui nécessite beaucoup de moyens et de temps, soit par simulation numérique
Etude expérimentale et numérique du champ de contraintes développé dans un contact plan/plan en présence d’un effort tangentiel
(Université Mouloud Mammeri Tizi-Ouzou, 2011) Zaidi, Kamel
Le but de ce travail a été l’étude expérimentale et numérique des champs de contraintes développés dans d’un contact plan rigide en aluminium sur un plan déformable en époxy en présence d’un effort tangentiel. Dans cette étude nous avons utilisé deux méthodes Pour le calcul de champ de contraintes dans le contact plan sur plan. La première méthode c’est la photoélasticimétrie qui est méthode non destructive d’analyse des champs de contraintes dans des modèles biréfringents. Les contraintes ont été déterminées à l’aide des réseaux de franges ishocromes, l’évolution de la courbe de la différence de contraintes principales a été obtenue le long de l’axe vertical. Concernant la méthode numérique, le calcul a été fait à l’aide du logiciel CASTEM 2000. Le programme écrit nous a permis de déterminer les réseaux des franges ishochromes et isoclines et aussi de tracer l’évolution de la différence de contraintes principales le long de l’axe vertical pour permettre une comparaison avec les résultats expérimentaux. La comparaison des isochromes obtenues montre qu’il y’a une bonne concordance des résultats expérimentaux et numériques. La superposition des courbes expérimentales et numériques montre qu’il existe une bonne concordance des résultats, sauf dans certaines zones, particulièrement au voisinage de la zone de contact où il est difficile de relever les ordres de franges dans l’étude expérimentale. Les calculs numériques, pour le chargement normal imposé, montrent que la différence de contraintes principales croit d’une valeur relativement faible de 0,011MPa au voisinage de la zone du contact pour atteindre une valeur maximale de 0,056 MPa puis décroit pour atteindre une valeur de 0,021MPa au bord inférieur du plan. Après le chargement tangentiel la valeur de la différence de contraintes principales croit d’une valeur de 0,029 MPa au voisinage de la zone de contact pour atteindre une valeur maximale de 0,057 MPa pour décroître et atteindre une valeur de 0,006 MPa au bord inférieur du plan.
Etude théorique d’un séchoir solaire à boues résiduaires des stations d’épuration
(Université Mouloud Mammeri Tizi-Ouzou, 2011) Mezine, Achour
Dans le contexte actuel de l’épuration des eaux usées dans le Monde en général mais également dans notre pays, l’opération de séchage solaire des boues résiduaires sous serre est amenée à se développer dans un avenir proche. Elle constitue une étape nécessaire et essentielle après la déshydratation primaire, tant en amont de la valorisation agricole que de la valorisation thermique, les deux principales filières d’élimination. Ce travail se veut comme une contribution à l’amélioration des connaissances dans le domaine du séchage solaire des boues d’épuration. Nous avons développé un modèle numérique de la serre- séchoir, pour la prévision de l’évolution de la température de la boue, de celle de l’air intérieur de la serre et surtout de la teneur en eau de la boue. Ce modèle est basé sur les équations traditionnelles régissant les transferts de masse et de chaleur en faisant l’hypothèse simplificatrice de l’uniformité des profils de température des éléments de la serre et de la teneur en eau dans la boue. Nous obtenons ainsi un problème global régi par trois équations de bilans d’énergie et une de transfert de matière, formant un système d’équations différentielles couplées et non linéaires. A ces équations, nous avons associé un modèle empirique qui permet de calculer à chaque instant du séchage, la vitesse de séchage de la boue en fonction de sa teneur en eau. L’isotherme de désorption de la boue, dérivée du modèle d’Oswin, est utilisée pour déterminer l’activité de l’eau dans la boue dans le domaine du comportement hygroscopique. Nous avons confronté dans une première étape, les résultats de ce modèle à ceux des expériences, obtenus dans un séchoir du laboratoire de l’INSA de Strasbourg en adoptant les mêmes paramètres d’entrées. En dehors de la première phase de séchage, où on peut remarquer quelques écarts, que l’on s’explique par les approximations dans les évaluations théoriques des facteurs d’échanges de chaleur et de masse, les résultats des simulations sont très voisins des valeurs de ces mesures. Ce qui nous laisse penser que le code de calcul élaboré, bien que simplifié, est valide et peut ainsi servir à simuler le comportement du séchoir sous toutes conditions. Pour tester la sensibilité du système à la variabilité des conditions climatiques externes, nous avons choisi de simuler deux opérations de séchage effectuées à deux périodes différentes: une première opération en Mars et une seconde en Août, plus favorable au séchage. Les résultats obtenus semblent tout à fait satisfaisants; ainsi les températures des éléments de la serre et la teneur en eau de la boue évoluent conformément à ce qui est attendu. Il ne demeure pas moins qu’une confrontation avec la réalité en grandeur nature serait intéressante et reste à faire. Elle permettrait à coup sûr d’avoir un avis définitif sur le domaine de validité des simulations. D’autre part, il conviendra d’intégrer dans le code certaines hypothèses négligées, comme les variations spatiales des températures. Un sujet délicat encore à aborder serait également de développer et d’intégrer dans le modèle la prise en compte de la gestion des ouvrants, du fonctionnement des ventilateurs quand ils existent et plus généralement de l’aéraulique globale de la serre. Il serait également intéressant de modéliser les cinétiques de séchage en tenant compte du retrait de la boue, ou des modifications de structure lors du séchage.
Simulation numérique des échanges thermiques par convection naturelle dans des cavités fermée
(Université Mouloud Mammeri Tizi-Ouzou, 2011) Sadouk, Hayet
La présente étude se veut une contribution à l’étude des transferts convectifs dans les cavités, qui ne cessent de faire l’objet de plusieurs travaux de recherche dont le but principal est d’améliorer les rendements des transferts ou le cas échéant d’améliorer l’isolation et par conséquent les déperditions énergétiques. C’est dans cette optique qu’une etude numérique sur la convection naturelle dans une cavité carrée et rectangulaire fermées a été entreprise. Le problème physique a été modélisé par les équations de conservation de la masse, de la quantité de mouvement et de l’énergie. Le système d’équation obtenu a été résolu moyennant la méthode des volumes finis en utilisant un maillage décalé et l’algorithme simple pour le couplage vitesse pression. Les résultats obtenus sont présentés en mettant en évidence l’influence des différents paramètres adimensionnels qui servent de paramètres de contrôle, entre autre, le nombre de Rayleigh et le nombre de Prandtl. Deux configurations portant sur le type de géométrie ont été considérées à savoir la cavité carrée avec chauffée de la paroi inférieure et refroidie par les parois verticales et la cavité rectangulaire allongée chauffé par le bas et refroidie par le haut. Les différents résultats sont traduit sous forme de courbe de ligne de courant, de profils de température et des profils des nombres de Nusselt locaaux et moyens. L’exploitation des résultats obtenus a permis d’aboutir à un certain nombre d’observation : • Pour des faibles nombres de Rayleigh, le transfert de chaleur dans les cavités (pour les deux cas) est dominé par le régime conductif et jusqu’à une valeur critique qui diffère selon qu’on est dans une cavité carrée ou rectangulaire. • Pour des valeurs élevées du nombre de Rayleigh, le régime convectif apparaît et l’intensité du mouvement influe considérablement sur la structure de l’écoulement, représentée par les lignes de courant, en donnant naissance un écoulement cellulaire contrarotatif. Le nombre de cellule dépend de la géométrie de la cavité et du nombre de Rayleigh et même du nombre de Prandtl. Nous avons observé un écoulement à deux cellules pour la cavité carrée et quatre cellules pour la cavité rectangulaire. Dans cette dernière et avec un nombre de Prandtl de 10, l’écoulement est passé à huit cellules contrarotatives. • L’augmentation du nombre de Rayleigh conduit à une augmentation des taux de transferts traduits par les nombres de Nusselt moyens et locaux, qui est la conséquence direct de l’augmentation des effets convectifs. Enfin le présent travail ouvre des perspectives de développement et d’amélioration en s’intéressant notamment à l’étude de l’influence de différentes conditions aux limites, à l’influence du degré d’inclinaison de la cavité par rapport à l’axe horizontal.
Etude détaillée du transfert de chaleur lors de l'ébullition sous-saturée en utilisant le modèle mécaniste de Yeoh.
(Université Mouloud Mammeri Tizi-Ouzou, 2011) Maaga, Mohand
Pour mener à bien notre étude, il a fallu en premier lieu maîtriser le langage de programmation FORTRAN. Le modèle mécaniste présenté par Yeoh et al (2008, [10]).a été étudié en détail et une étude bibliographique sur les écoulements diphasiques (eau vapeur) à un seul constituant à été menée. Les différents modèles mécanistes et corrélations permettant de modéliser le transfert de chaleur sont présentés dans ce mémoire. Le modèle de Yeoh possède l’avantage de prendre en compte la notion de glissement des bulles comme le modèle de Basu que nous avons d’ailleurs pu montrer lors de notre étude que son impact est non négligeable. En plus, il se base sur une modélisation plus simple comme celle de Kurul et Podowski qui permet de calculer la répartition de tous les flux de chaleur en une seule étape ; de plus, il s’appuie sur la résolution d’un bilan des forces qui nous permet d’´evaluer les diamètres de détachement et de décollage en s’appuyant sur des considérations physiques. Par conséquent, cette approche est plus adaptable à la configuration des écoulements étudiés et possède donc un caractère plus “universel” que les corrélations empiriques de la littérature telles que celles utilisées par le modèle de Basu et al.. De plus, elle permet d’accéder à d’autres paramètres tels que le temps de croissance, le temps de décollage des bulles et la longueur de glissement des bulles. Comme les autres modèles, le modèle de Yeoh est loin d’être “complets” physiquement, en revanche, il existe des phénomènes intervenants lors de la formation des bulles de vapeur qui ne sont pas pris en compte comme: - La coalescence des bulles de vapeur sur la paroi. - L’effet de la condensation au sommet de la bulle de faite que le liquide autour d’elle est sous-saturée. En perspective, le programme de calcul basé sur le modèle de Yeoh réalisé ne dépend pas du canal, il est applicable à d’autres configuration géométriques (circulaire, rectangulaire, …) que celle étudié dans ce mémoire (section annulaire). En plus, il est applicable à d’autre fluides à condition d’implémenter les tables de propriétés thermodynamique appropriées dans le programme.
Modélisation du comportement à la rupture des élastomères chargés.
(Université Mouloud Mammeri Tizi-Ouzou, 2011) Mecherak, Youcef
Nous avons abordé la propagation de fissures dans les élastomères chargés, essentiellement dans le cadre des essais monotones (traction). L'originalité du sujet, la faible bibliographie sur le phénomène explique notre démarche, approfondissant un peu les particularités du comportement ou les modélisations actuelles de la propagation de fissure (outils théoriques, moyens expérimentaux, moyens numériques) pour rassembler des outils performants et essayer de faire une synthèse adaptée à l'étude de la propagation de fissure. Ce travail, nous a permis tout d'abord de nous familiariser avec le logiciel de calcul Abaqus. Par la suite, Nous avons pu constater que l’étude de la propagation de fissure se trouve grandement compliquée par la nature complexe du comportement des élastomères. Il y a un décalage entre les résultats théoriques - approche énergétique globale - et ceux accessibles par les études expérimentales. Le modèle énergétique le plus adaptés à notre étude est le modèle élastique en grandes déformations. Grâce à notre modélisation de l'amorçage, nous avons constaté que la conclusion la plus intéressante et la plus prometteuse est sans doute la nature mécanique du phénomène. L'analyse de nos essais permet aussi de mesurer le chemin accompli grâce à notre travail. Soulignons que la synthèse dont ce mémoire est la trace, montre la nécessité d'aborder le comportement de ces matériaux avec des outils nouveaux et maîtrisés en les appuyant sur des expériences adaptées.
Etude et simulation numérique de la convection naturelle dans des cavités fermées
(Université Mouloud Mammeri Tizi-Ouzou, 2011) Haddad, Fares
La convection naturelle dans des espaces confinés reste un sujet très intéressant, tant pour ses applications pratiques dans l’industrie, que pour les questions fondamentales qu’elle soulève. Dans ce mémoire, on a mené une simulation numérique de la convection naturelle dans une brique à différentes formes de cavité qui est soumise à un gradient de température horizontal. Une modélisation du problème, en 2D, a été menée en utilisant le code FLUENT, dans le but de proposer une brique plus isolante thermiquement, et pour cela il faut réduire au maximum le transfert thermique par convection ainsi que les ponts thermiques. Cette étude nous à permis une meilleure compréhension du mécanisme de la convection naturelle ainsi que les équations qui la régisse à l’intérieur des cavités dans le cadre de l’approximation de Business, de s’initier à la simulation numérique et plus particulièrement à l’utilisation du simulateur Fluent, qui est un logiciel spécialisé dans les domaines de la mécanique des fluides et les transferts thermiques. Il permet de déterminer les répartitions des champs de températures, vitesses, les isothermes et le profil de la vitesse et de la température. Les résultats de la simulation concordent avec les résultats analytiques, ce qui nous permet de prendre ces résultats comme des expériences réelles qui peuvent être appliquées dans l’industrie. Cette étude numérique nous à permis d’optimiser les échanges thermiques dans les structures de construction moderne. Enfin, nous proposons plusieurs perspectives pour les études à l’avenir, une simulation pour des géométries plus complexes et pour d’autres régimes d’écoulement. En fin, tous ces résultats doivent faire objet d’une étude expérimentale en vraie grandeur pour la validation des résultats de la simulation.

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