Département de Génie Mécanique

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Analyse du comportement d'une centrale solaire thermique à concentration à base des nanofluides
(Université Mouloud Mammeri , Tizi Ouzou, 2023-12-04) Boufoudi, Fatah
L’objectif de ce travail est d’examiner la performance d’une centrale solaire à concentration à bases de nanofluides d’une puissance de 50 MWe, sur différentes régions Algérienne (Bechar, Tamanrasset, In-Salah et Hassi-Rmel). Pour répondre à cette problématique, nous avons divisé le travail en deux parties . Dans la première partie, nous avons étudié l'effet de la température et de la concentration des nanoparticules et le fluide de base sur les propriétés thermophysiques de différents nanofluides (Mono et hybrides). Dans la seconde partie, nous avons intégré les propriétés des nanofluides dans le logiciel SAM (System Advisor Model) pour réaliser une simulation d’une centrale solaire cylindro-parabolique. Les résultats montrent une amélioration de propriétés thermophysiques des nanofluides par rapport à leurs fluides purs. Enfin, le nanofluide à base de Dowtherm A/CuO est considéré comme un fluide le plus compétitif à utiliser dans les applications CSP. Nous avons constaté également que les deux sites In-Salah et Tamanrasset sont les plus favorables avec une efficacité de la centrale solaire à bases des nanofluides équivalente à 51% et le rendement optique est de 68,8% et 68,85% à In-Salah et Tamanrasset, respectivement.
ANALYSE STATIQUE ET DYNAMIQUE D’UN OUVRAGE SUSPENDU LEGER ET SANS POUTRE DE RIGIDITE: APPLICATION A UNE PASSERELLE PIETONNIERE RIGIDIFIEE PAR CABLES PRECONTRAINTS
(Universite Mouloud Mammeri, 2019-09-19) Lattari, Kamel
L’objectif de cette recherche consiste, en premier lieu, de développer une méthode de calcul analytique, simple mais suffisamment précise et fiable, permettant d’aborder le calcul statique et dynamique d’un ouvrage suspendu léger et sans poutre de rigidité qui se compose principalement d’une nappe de suspentes verticales réunissant un câble porteur et un câble de rigidité fixés en leurs extrémités à des massifs d’ancrage. Un tel système peut supporter éventuellement un tablier léger supposé dépourvu de rigidité propre appréciable pouvant dans le cas pratique être l’exemple d’une passerelle piétonnière très flexible dont l’implantation est très intéressante dans des sites d’attraction. En deuxième lieu, il s’agit de mettre en évidence, au moyen d’une analyse paramétrique appropriée, l’effet des paramètres principaux sur le comportement de la structure, et établir leurs valeurs critiques à partir desquelles la non-linéarité se révèle significative. Les développements mathématiques sont présentés d’une manière succincte et exploitent fondamentalement l’approche qui assimile le comportement de la nappe des suspentes à celui d’un voile continu et inextensible. Sous l’action des charges statiques et thermiques, les fondements théoriques de la méthode, essentiellement non linéaire, sont basés sur l’équation des déplacements orthogonaux et la condition d’immobilité des extrémités des câbles solidaires des massifs d’ancrage. Les équations à caractère non linéaire décrivant les tractées ou les poussées dans les câbles, sont établies de façon à être résolues par la méthode de Newton-Raphson à double itération. Les sollicitations d’origine mécanique ainsi que les effets de changements de température liés aux agressions environnementales sont supposés appliquées dans le plan propre de la structure. Par analogie avec la théorie des ponts suspendus à poutre de rigidité, les câbles sont supposés prendre appuis sur les pylônes par l’intermédiaire de chariots de dilatation, afin qu’aucune réaction horizontale ne puisse s’exercer sur les pylônes. Sous l’effet dynamique, la théorie linéaire en régime vibratoire libre a été adoptée. L’équation d’équilibre de mouvement vertical d’un élément différentiel dans la direction longitudinale de la structure et les équations des poussées engendrées dans les câbles sont linéarisées en négligeant les effets de second ordre liés aux grands déplacements. Cependant, seul le mouvement transversal vertical est considéré vu que la célérité des ondes de vibration longitudinales est généralement beaucoup moins importante que les ondes de vibration transversales. L’équation de mouvement ainsi obtenue a été résolue en considérant deux modes distincts ; un mode propre antisymétrique dans lequel les variations des poussées dans les câbles sont négligeables et un mode propre symétrique caractérisé par une équation transcendantale dont découlent les fréquences propres de vibration symétriques. La méthode de calcul est ensuite appliquée principalement à différents aspects de l’analyse d’une passerelle piétonnière rigidifiée par câbles précontraints en considérant différents types de charges et plusieurs niveaux distincts de variations de température susceptibles de se produire lors de la vie de l’ouvrage. Les résultats sont confrontés avec succès à ceux issus du logiciel ANSYS qui est un code essentiellement numérique basé sur la méthode des éléments finis dont le principe consiste de traiter la structure comme telle soit par modèle discret. L’analyse paramétrique démontre le rôle stabilisateur du câble de rigidité où sans affecter significativement la hausse du poids propre de la travée, un choix adéquat de la cambrure et de la précontrainte initiale de réglage permet de réduire sensiblement la déformabilité à laquelle sont sujettes en majorité ce type de structures suspendues. Avec des valeurs relativement élevées de la cambrure, on pourrait réduire de façon appréciable (jusqu’à environ 60%) les déplacements et les variations des poussées par rapport à une cambrure quasi-rectiligne qui est la configuration généralement utilisée jusqu’ici en pratique. On met également en évidence que la non-linéarité observée est du type positif ou favorable et contribue à la rigidification du système.
Apport de l'essai spt au dimensionnement des pieux isolés sous charge latérale monotone - analyse expérimentale et numérique des courbes de réaction P-Y
(Universite Mouloud Mammeri, 2018) Laouedj, Abdesselem
Le calcul aux états limites des fondations sur pieux nécessite une analyse fine du comportement du système pieu/sol vis à vis d'un chargement latéral, en utilisant couramment le concept des courbes de transfert de charges P-Y. Ces dernières sont définies empiriquement à partir de l'interprétation des essais géotechniques in-situ, tels que l'essai pressiométrique. La littérature ne présente par contre aucune méthode pratique de construction de ces courbes à partir de l'essai de pénétration standard (SPT), pourtant largement utilisé dans les reconnaissances des sols pulvérulents. La thèse présente une méthode pratique de définition des courbes P-Y à partir de l'essai SPT dans les sables, à la base d'une base de données mondiale d'essais de chargement latéral des pieux en vraie grandeur dans des sols sableux. On aboutit à la construction des courbes de réaction latérale P-Y, à la base d’un ajustement de la courbe des moments de flexion et double intégration et double dérivation de cette courbe pour les pieux instrumentés. Pour les pieux non instrumentés, on mènera un calcul inverse ayant pour objectif de définir la courbe P-Y à une profondeur à la base d’une calibration de la courbe de chargement expérimentale en tête du pieu. La capacité prédictive de la méthode proposée a été démontrée en comparant les déplacements calculés en tête du pieu à ceux mesurés au cours d'essais de chargement de pieux
Approche numérique et expérimentale d'aide au diagnostic vibratoire des systèmes mécaniques par la transformée en ondelettes
(UNIVERSITE MOULOUD MAMMERI TIZI OUZOU, 2023-01-26) Belaid, Kamel
La détection des composantes non-stationnaires cachées dans un signal est un problème très répandu dans de nombreux domaines. Dans la surveillance des machines tournantes, la plupart des défauts génèrent des signaux transitoires ; ces défauts affectent de nombreux composants de la machine tels que les roulements et les engrenages. L’analyse basée sur le signal vibratoire s’est imposée comme la principale signature qui permet de détecter les défauts des machines. Les vibrations transitoires générées par ces défauts représentent la convolution des forces d’excitation (impulsions périodiques) par la fonction de réponse impulsionnelle (résonances) de la structure de la machine. Les résonances peuvent être considérées comme un amplificateur des impacts de faible énergie. Le diagnostic est basé sur l’identification de ces forces d’excitation par l’analyse des réponses des résonances excitées. L’identification des peignes de raies espacées par les fréquences du défaut autour des résonances est souvent difficile ou impossible avec l’analyse spectrale classique. En pratique, les fréquences de résonance, qui dépendent de la vitesse de fonctionnement et de la nature de l’impulsion, s’étendent de quelques dizaines de hertz à plusieurs kilohertz, et chaque résonance peut contenir des informations complémentaires sur les défauts ; il est donc nécessaire d’analyser plusieurs résonances pour prendre des décisions correctes dans le diagnostic des défauts. L’objectif de la thèse est la détection, l’analyse et la caractérisation des résonances excitées par les défauts des roulements et des engrenages en utilisant la redondance de la transformée continue en (TCO) et la mesure d’éparsité (SM-sparsity measurement) comme critère de sélection des paramètres optimaux. La méthode proposée se déroule en deux étapes. Tout d’abord, la TCO est calculée avec un vecteur d’échelle qui couvre la gamme des moyennes et hautes fréquences du signal analysé, avec des incréments de 0,1. Les coefficients d’ondelettes à l’échelle de résonance ont la forme d’un train d’impulsions avec les mêmes caractéristiques de la résonance et une grande amplitude. En s’éloignant de la valeur de l’échelle de la résonance, la ressemblance avec les impulsions du défaut diminue continuellement jusqu’à devenir du bruit. Ainsi, les échelles des résonances excitées avec un rapport signal-bruit plus élevé sont révélées clairement par la maximisation de l’indicateur d’éparsité (SMM). Cette méthode de sélection des échelles basée sur la SMM permet de sélectionner plus d’une ou deux fréquences de résonance. En deuxième partie, le signal est soumis à un filtrage passe-bande autour de chaque résonance localisée afin de détecter la bande de fréquences contenant le défaut. Les bandes passantes sont obtenues en ajustant les valeurs du facteur de forme de l’ondelette de Morlet complexe. La bande optimale où le SNR est le plus élevé peut être déduite à l’aide du SMM. Cette technique permet de localiser avec précision toutes les échelles de résonances présentes dans un signal, y compris celles de faible énergie, et la bande de filtrage optimale de chaque résonance. L’efficacité de la méthode proposée a été vérifiée par des simulations numériques et par des signaux de vibrations de défauts provenant de bancs d’essai. Les résultats montrent que la méthode proposée permet une identification et une localisation précises d’un seul ou même de plusieurs défauts.
Calcul prévisionnel du comportement dynamique des structures mécaniques = Predictive calculation of the dynamical behavior of mechanical structures
(Universite Mouloud MAMMERI Tizi-Ouzou, 2018-12-02) Belgaid, Hocine
Si les gens ne croient pas que les mathématiques sont simples, c'est seulement parce qu'ils ne réalisent pas à quel point la vie est compliquée." John Von Neumann. En mécanique, et plus précisément dans le domaine de la modélisation des structures mécaniques, la nature des problèmes abordés pose d'abord les défis suivants: reproduire mathématiquement un aspect particulier du comportement d'un élément (relations entre contraintes et déformations, comportement des zones endommagées, déformation thermique ...), assembler tous les aspects de son comportement dans un même système mathématique, modéliser l'influence des éléments externes sur l'élément considéré (condition aux limites, conditions initiales, contactes, frottements ...) Enfin, assembler cet élément avec d'autres pour modéliser une structure entière. Les défis précédemment mentionnés nous placent devant deux types de difficultés: la complication des phénomènes physiques élémentaires à modéliser et la complexité des systèmes obtenus. Les modèles analytiques de structures mécaniques se présentent concrètement comme des systèmes d'équations aux dérivées partielles (EDP). La nature et la complexité de celles-ci dépendent bien entendu de la nature des problèmes traités. Dans un deuxième temps, le système d'équations étant construit, le défi qui se présente est la résolution de celui-ci. Depuis l'avènement de l'air des ordinateurs et le développement exponentiel de la puissance des calculateurs, les méthodes numériques ont occupé la première place dans le domaine du calcul scientifique. Différentes méthodes de résolution numérique d’EDPs ont été successivement proposées, chacun essayant de remédier aux manquements des précédentes. Dans le but de remédier aux difficultés d’interaction entre les codes éléments finis et les logiciels de DAO, T.J.R Hughs et al Introduisent En 2005 le concept d'analyse isogéométrique. Suite à leurs travaux, d'autres auteurs ont publié de nombreux articles dont la principale préoccupation était de valider et d'améliorer la dite méthode. Les limites des méthodes de collocation sont celles des fonctions de forme utilisées pour l'approximation des solutions. En 2010, des progrès ont été réalisés dans ce domaine, donnant lieu à la méthode de collocationisogéométrique ; cette dernière est présentée comme une méthode de collocation utilisant les B-Splines non uniformes rationnelles (NURBS) comme fonctions de forme. L'article de Hugh a été suivi et complété par d'autres travaux. Dans ce projet de thèse, quatre objectifs principaux sont visés: a. Fournir une méthode automatique pour imposer des conditions aux limites communes et non idéales (endommagées). La méthode proposée est simple à utiliser sans trop recourir à l'intuition, résout beaucoup de problèmes posés, et est très intéressante pour l’implémentation de la méthode de collocation isogéométrique dans les logiciels de CAO. b. Étudier l'applicabilité de l'IGA-C, déterminer les paramètres optimaux pour son utilisation, construire des modèles isogéométriques pour les structures mécaniques et évaluer la méthode par rapport aux méthodes existantes. c. Développement d'algorithmes complets et détaillés pour la mise en œuvre pratique de l'IGA-C. En effet, jusqu'à aujourd'hui, cette méthode n'a été présentée que dans un formalisme mathématique abstrait. C'est dans cet objectif que nous avons détaillé chacune des applications développées dans ce travail. Nous espérons que cela aidera certainement sa mise en œuvre dans les logiciels de CAO. d. Construction de nouveaux modèles de structures et enrichissement de la base de données scientifiques. e. Développement de méthodes de modélisation des endommagements dans les structures.
Calcul prévisionnel du comportement dynamique des structures mécaniques = Predictive calculation of the dynamical behavior of mechanical structures
(Universite Mouloud MAMMERI Tizi-Ouzou, 2018-12-02) Belgaid, Hocine
Si les gens ne croient pas que les mathématiques sont simples, c'est seulement parce qu'ils ne réalisent pas à quel point la vie est compliquée." John Von Neumann. En mécanique, et plus précisément dans le domaine de la modélisation des structures mécaniques, la nature des problèmes abordés pose d'abord les défis suivants: reproduire mathématiquement un aspect particulier du comportement d'un élément (relations entre contraintes et déformations, comportement des zones endommagées, déformation thermique ...), assembler tous les aspects de son comportement dans un même système mathématique, modéliser l'influence des éléments externes sur l'élément considéré (condition aux limites, conditions initiales, contactes, frottements ...) Enfin, assembler cet élément avec d'autres pour modéliser une structure entière. Les défis précédemment mentionnés nous placent devant deux types de difficultés: la complication des phénomènes physiques élémentaires à modéliser et la complexité des systèmes obtenus. Les modèles analytiques de structures mécaniques se présentent concrètement comme des systèmes d'équations aux dérivées partielles (EDP). La nature et la complexité de celles-ci dépendent bien entendu de la nature des problèmes traités. Dans un deuxième temps, le système d'équations étant construit, le défi qui se présente est la résolution de celui-ci. Depuis l'avènement de l'air des ordinateurs et le développement exponentiel de la puissance des calculateurs, les méthodes numériques ont occupé la première place dans le domaine du calcul scientifique. Différentes méthodes de résolution numérique d’EDPs ont été successivement proposées, chacun essayant de remédier aux manquements des précédentes. Dans le but de remédier aux difficultés d’interaction entre les codes éléments finis et les logiciels de DAO, T.J.R Hughs et al Introduisent En 2005 le concept d'analyse isogéométrique. Suite à leurs travaux, d'autres auteurs ont publié de nombreux articles dont la principale préoccupation était de valider et d'améliorer la dite méthode. Les limites des méthodes de collocation sont celles des fonctions de forme utilisées pour l'approximation des solutions. En 2010, des progrès ont été réalisés dans ce domaine, donnant lieu à la méthode de collocationisogéométrique ; cette dernière est présentée comme une méthode de collocation utilisant les B-Splines non uniformes rationnelles (NURBS) comme fonctions de forme. L'article de Hugh a été suivi et complété par d'autres travaux. Dans ce projet de thèse, quatre objectifs principaux sont visés: a. Fournir une méthode automatique pour imposer des conditions aux limites communes et non idéales (endommagées). La méthode proposée est simple à utiliser sans trop recourir à l'intuition, résout beaucoup de problèmes posés, et est très intéressante pour l’implémentation de la méthode de collocation isogéométrique dans les logiciels de CAO. b. Étudier l'applicabilité de l'IGA-C, déterminer les paramètres optimaux pour son utilisation, construire des modèles isogéométriques pour les structures mécaniques et évaluer la méthode par rapport aux méthodes existantes. c. Développement d'algorithmes complets et détaillés pour la mise en œuvre pratique de l'IGA-C. En effet, jusqu'à aujourd'hui, cette méthode n'a été présentée que dans un formalisme mathématique abstrait. C'est dans cet objectif que nous avons détaillé chacune des applications développées dans ce travail. Nous espérons que cela aidera certainement sa mise en œuvre dans les logiciels de CAO. d. Construction de nouveaux modèles de structures et enrichissement de la base de données scientifiques. e. Développement de méthodes de modélisation des endommagements dans les structures.
Caractérisation à la rupture de matériaux ductiles par approche locale
(Universite Mouloud MAMMERI, 2019-02-24) BENSAADA, Rachid
L'objectif de cette thèse est d'étudier le comportement mécanique des matériaux ductiles poreux et leur processus de ruine. Dans un premier temps, une revue bibliographique sur le phénomène de rupture ductile est dressée en deux partie. La première partie concerne la mécanique élastoplastique de la rupture qui est essentiellement représentée par l'intégrale-J de Rice. La deuxième partie est consacrée à l'approche micromécanique de la rupture ductile. Les différents modèles développés sont cités. Une importance particulière est accordée au modèle GTN (Gurson-Tvergaard-Needleman). Une étude expérimentale et numérique est proposée dans le deuxième chapitre, elle consiste a établir une large investigation sur le phénomène de rupture. Plusieurs approches sont utilisées : L'approche micromécanique est représentée par les modèles GTN et Rousselier. Une investigation sur l'effet de géométrie sur la rupture ductile est menée afin de déterminer l'effet de contrainte sur le comportement à la rupture des tôles en acier inoxydable AISI 304L. Une approche hybride est proposée en combinant les essais expérimentaux sur des éprouvettes CT et en effectuant des simulations numériques en utilisant le modèle GTN pour l'évaluation de la courbe J-R. Le travail essentiel de rupture est également évalué en effectuant des essais sur des éprouvettes DENT. Une validation numérique est proposée en utilisant une modélisation par zone cohésive. Une stratégie d'identification des paramètres du modèle GTN est proposée dans le 3éme chapitre. Nous avons jugé nécessaire d'établir une approche phénoménologique de détermination des paramètres au vu du choix arbitraire qui s'est fait dans des études antérieures ainsi que l'utilisation de méthodes numériques ignorant l'aspect physique du phénomène de rupture ductile. La réponse mécanique des matériaux poreux est ensuite étudiée. Une large gamme de taux de porosité est prise en compte. Le modèle GTN est réputé efficace pour simuler la rupture ductile pour de faibles taux de porosité mais il ne peut être appliqué aux matériaux hautement poreux. A l'issue de cette étude, une extension du modèle est proposée, ce modèle se base sur les résultats obtenus par homogénéisation numérique. Une validation expérimentale du modèle obtenu est finalement proposée
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.
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.
Comportement des métaux multiphasés sous sollicitations dynamiques.prise en compte des transformations métallugiques.
(Universite Mouloud MAMMERI Tizi-Ouzou, 2023) Zerouki, Marzak
The present work deals with the experimental and numerical study of cylindrical slugs and thin tubes in stainless steel (AISI 304L) in quasi-static and dynamic (impact) regime taking into account the martensitic transformation. An exhaustive bibliographical research was carried out on stainless steels with TRIP effect, thermodynamics of the martensitic transformation and numerical models taking into account the effect of the deformation rate and the kinetics of the transformation. A battery of experimental tests were carried out: axial compression tests in quasi-static and dynamic regime at different deformation rates. Metallurgical and magnetic characterisations (SEM, XRD, VSM, microhardness and hardness) were conducted on specimens before and after deformation. The creation of martensite in the specimens after deformation was demonstrated. Quantification of the martensite fraction was realised with ImageJ software on micrographic captures. A decrease in the amount of martensite formed with increasing strain rate was detected. The viscoplastic Abedvoyadjis model in the case of CFC and CC was combined with the transformation kinetics. The extended model was then implemented in the Abaqus/Explicit finite element code using the VUMAT subroutine. The proposed numerical model was validated on a volume element. Thereafter a parametric study was launched to calibrate and estimate the effect of each parameter on the macroscopic behaviour of the steel investigated. Another study was also conducted on the effect of the mesh size on the numerical response of the implemented model. Numerical simulations were performed on slugs and tubes at different strain rates in the quasi-static condition. The proposed model accuratelyreproduces the experimental data.
Contribution à l'analyse éxpérimentale de mélanges élastoviscoplastiques issus de matériaux recyclés.
(UNIVERSITE MOULOUD MAMMERI TIZI OUZOU, 2023-02-18) Djeddi, Fadila
La matière première des polymères est extraite des hydrocarbures dont les réserves mondiales sont en déclin permanent. En comparaison de leurs faibles coûts de production et de leurs propriétés exceptionnelles, un grand nombre d’entre eux ont remplacé le métal et le bois dans divers utilisations. Cette grande consommation ainsi engendrée des polymères épuiseront non seulement les ressources naturelles non renouvelables mais génèrent aussi des déchets en quantité croissantes, qui par ailleurs polluent l’environnement et contribue au réchauffement climatique, un défi majeur actuel. Face à l’urgence de la situation, les initiatives des gouvernements et de la société civile se multiplient pour tenter d’apporter des réponses aux différentes problématiques environnementales. Parmi ces problématiques, la gestion des produits en fin de vie a fait l’objet de nombreuses réglementations dans le but de diminuer la quantité de déchets non traités et surtout de déployer des solutions de recyclage pour ces produits et ainsi faire des déchets une nouvelle ressource. Dans un tel contexte de préservation de l’environnement et des ressources, notre contribution s’est focalisée sur l’étude de l’amélioration des propriétés mécaniques de matériaux polymériques obtenus par mélangeage physique de deux polymères compatible, le PPC et le PPH, à caractéristiques mécaniques différentes mais complémentaires. L’autre partie de l’étude concerne l’obtention de matériaux à partir d’un mélange de deux polymères immiscibles et incompatibles, le polypropylène (PPC) et le polyamide (PA6.6). Nous avons complété cette étude de l’influence des concentrations en mélange sur les propriétés mécaniques en considérant par ailleurs les effets du vieillissement thermique induit sur l’amélioration de ces propriétés. Le recyclage des déchets polymériques issus des véhicules automobiles hors d’usage (VHU) a de même fait partie des préoccupations et contribution de ce travail. L’analyse des différents résultats obtenus a été corrélée à l’étude des microstructures issues de ces mélanges en considérant leur faciès de rupture obtenus par MEB (Microscope Electronique à Balayage).
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.
Contribution a l'étude d'endommagement et du comportement mécanique des matériaux composites renforcés par fibres végétales existantes dans la région du hodna
(Université Mouloud Mammeri, 2017-02-05) Belouadah, Zouheyr
L'utilisation croissante de fibres végétales comme conforts dans des matrices thermodurcissables et thermoplastiques fournit des avantages environnementaux très intérissants.Les caractéristiques marquantes de ces fibres sont leur faible coût, léger poids, haut module spécifique.Ainsi, les matériaux composites à renfort végétale sont devenus un enjeu important au vu de leur utilisation dans divers secteurs industriels.Ce travail de thèse porte sur l'élaboration et la physico-chimique et mésanique (comportement en traction et en flexion) de trois types de composites unidirectionnels à matrice de résine thermodurcissable époxy renforcée soit par des fibres de Lygeum spartum, soit par des fibres de stipa tenacissima ou par des fibres d'agave americana.Ces troit fibres végétales sont disponibles dans la région du hodna (Algérie).La fibre de "lygeum spartum" n'a jamais fait l'objet d'une étude dans la littérature en tant que fibre ligno-cellulosique pour application dans le textile et le renforcement des matériaux composites.Pour mettre en évidence l'effet bénéfique des fibres végétales comme renfort du comosite à matrice epoxy, nous avons élaboré des éprouvettes en epoxy. Ces dernières ont été soumises aux mêmes méthodes de caractérisation utilisées pour les matériaux composites.Les résultats obtenus sont comparés à ceux obtenus sur les composites. L'effet bénéfique des trois types de fibres comme renforts d'un matériau composite à matrice époxy est clairement établi au vu des résultats obtenus sur le comportement en traction et en flexion des trois composites et de la résine pure en époxy. Les fibres de "lygeum spartum" ont prouvé leurs éficacités comme renfort des matériaux composites.Le composite epoxy/stipa.T offre les meilleurs propriétés de rigidité par rapport aux deux autres types de composites.
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.
Contribution à l'étude du vieillissement thermo-oxydant d'un caoutchouc SBR
(Universite Mouloud MAMMERI Tizi-Ouzou, 2021) Rezig, Naima
L’objectif de cette thèse est l’étude des conséquences de la thermo-oxydation sur la structure chimique et le comportement mécanique du Styrène Butadiène Rubber (SBR). Un vieillissement accéléré en étuve ventilée a été effectué àdifférentes températures (50, 70, 90 et 100°C) pour des périodes de 7, 14, 21, 28, 35, 45 et 60 jours, respectivement.L’ensemble des échantillons vieillis a été caractérisé par des essais de traction uniaxiale, des mesures de dureté, des analyses FTIR-ATRet des tests de gonflement. Le vieillissement thermique a entraîné une diminution de la masse molaire et des propriétés mécaniques à la rupture, tandis que la densité de réticulation et la mesure de dureté augmentent. L'analyse FTIR-ATR montre des changements importants de la microstructure des échantillons SBR avant et après le vieillissement. Ces résultats indiquent que le vieillissement thermique occasionne des changements significatifs des propriétés chimiques et mécaniques du SBR. En effet, cette étude montre que le vieillissement est dominé par le processus de thermo-oxydation, qui est principalement prononcé à haute température.Le principe d'équivalence temps-température est appliqué pour construire des courbes maîtresses décrivant l'évolution de certaines quantités telles que la masse molaire entre deux nœuds de réticulation, la résistance à la traction et la déformation à la rupture en fonction du temps réduit. Une modélisation prédictive de la contrainte et de la déformation à la rupture en fonction du temps de vieillissement effectif est proposée. Ainsi, la simulation numérique montre une bonne adéquation avec les résultats expérimentaux. Par ailleurs, l’existence d’agrégats de charges dans le matériau peut être considérée comme un concentrateur de contrainte d’où l’extension de notre étude à l’interaction vieillissement thermo-oxydant, ténacité et défaut intrinsèque.
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.
Développement de modèles éléments finis pour le traitement de phénomènes non linéaires dans les milieux corrosifs
(Universite Mouloud MAMMERI Tizi-Ouzou, 2019-11-04) Boukhlef, Djedjiga
Le présent travail, porte sur le développement de modèles éléments finis en exploitant des outils de simulation numérique pour la résolution d’une équation de Laplace qui traduit le comportement du potentiel électrique scalaire dans une solution électrolytique. Le développement de ces modèles nécessite la prise en compte du phénomène physique de dégradation de l’état de surface de matériaux conducteur par l’intermédiaire du phénomène de corrosion. La prise en compte de cet aspect dans la simulation numériqu e amène à associer l’équation de la déformation mécanique afin de représenter la déformation de la frontière à l’interface entre le liquide et le solide (matériau conducteur). L’autre phénomène rencontré dans les interfaces solide -liquide est la formation de couche d’oxyde sur l’interface (phénomène d’anodisation) qui a aussi été pris en considération. Dans la simulation du phénomène de dégradation de l’état de surface du matériau conducteur les milieux correspondants à l’anode et à la cathode sont traités sous formes de conditions aux limites à travers la recherche d’une solution analytique à une dimension. Les modèles développés pour le traitement des phénomènes de corrosion et de dépôt de matière associent à la fois un couplage de phénomènes physiques : équation de conduction et de déformation mécanique ainsi qu’une association de méthodes à savoir : une méthode numérique basée sur l’utilisation des éléments finis et une méthode analytique de résolution d’équation différentielle. L’outil de simulation numérique COMSOL Multiphysics a été exploité pour la mise en œuvre informatique des modèles de couplage en hypothèse bidimensionnelle. Dans la première étape ; les propriétés physiques ont été considérées constantes telle que la conductivité électrique. L’étude en hypothèse non linéaire a consisté en l’introduction d’une conductivité électrique fonction du potentiel scalaire. Les résultats sont fournis principalement en termes de distribution de potentiel électrique, de l’évaluation de la profondeur de la déformation ainsi que de la densité de courant. L’effet de la variation de plusieurs paramètres sur la distribution de potentiel électrique et la densité de courant a été mis en évidence tels que la valeur de la conductivité électrique, les dimensions des électrodes, la disposition des électrodes et la distance inter-électrodes.
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.
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.
Elaboration de nouveaux composites pour l'amélioration de l'inertie thermique des matériaux de construction
(Universite Mouloud MAMMERI Tizi-Ouzou, 2020) Khedache, Souad
Les pratiques architecturales courantes privilégiant des parois légères pour des raisons d’économie ou de réduction de charges (poids) ont conduit à une mauvaise prise en charge des aspects thermiques du bâtiment. L’une des solutions proposées est l’utilisation de Matériaux à Changement de Phase (MCP) dans les parois. Les matériaux à forme stabilisée solide-liquide sont utilisés pour stocker de l’énergie thermique sous forme de chaleur latente. Deux types MCPs ont été utilisés et sont, une paraffine possédant une température de changement de phase de 55 °C et des acides gras dont la température de changement de phase est en dessous de 30 °C. Des composites à forme stabilisée sont alors préparés avec la technique dite de dispersion. Une caractérisation physico-chimique de ces nouveaux composites a été faite. Des mesures de propriétés thermiques des composites telles que la température de fusion, la chaleur latente, la conductivité thermique ont été obtenues en utilisant la DSC, le Hot Disc et le cyclage thermique. L’une des étapes essentielles dans la démarche de confrontation modèle/mesures qu’est la mise en place d’une expérimentation spécifique de l’étude des performances thermiques des MCP a été présentée. Mots clés : Stockage d’énergie thermique / Matériaux à changement de phase / Propriétés thermiques / Matrices minérales / Matériaux composites.

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