L’assemblage des rails de chemin de fer se fait généralement à travers un procédé desoudage par aluminothermie. Ce procédé consiste en la coulée de métal de jonction entreles deux extrémités de rails à assembler. La qualité de cet assemblage dépend étroitementdes conditions de la réalisation qui sont généralement difficiles à respecter. En effet,les techniques classiques de contrôle des rails, mettent souvent, en évidence la présencedes défauts de soudure dans la jonction. Selon les observations, ces défauts peuvent êtreclassés en deux types : défauts d’adhésion (ou défauts de collage) et défauts de porosité(ou défauts de soufflures multiples). Chacun de ces défauts, peut constituer un siteprivilégié de concentration des contraintes. Selon le niveau de ces contraintes, deséventuels processus d’endommagement risquent de se développer et mettant le rail horsservice. Il semble donc nécessaire de modéliser le comportement mécanique de ces souduresavec ces défauts en vue de les classer par leur criticité. Dans cette étude, nous avonsdonc modélisé avec un même chargement et avec les mêmes conditions aux limites, lajonction de soudure pour chaque type de défaut. Les résultats obtenus sont très concluantset permettent de bien orienter l’approfondissement de notre analyse coté paramètres desoudage.

Cet article concerne les composites stratifiés croisés constitués de plis unidirectionnels. Ces stratifiés ont été vieillis en conditions hygrothermiques par des conditions d’environnement variables. En effet les propriétés mécaniques des stratifiés sont affectées par les variations de la température et de l’humidité. Lorsque des stratifiés croisés sont soumis à des sollicitations de traction quasi-statiques, le premier type d’endommagement qui apparaît est la fissuration transversale des couches orientées à 90°. La présence de ce type de fissures entraîne une diminution de la rigidité des stratifiés. Dans cet article, un modèle analytique fondé sur la diffusion du cisaillement a été modifié pour évaluer la perte de rigidité des stratifiés engendrée par le vieillissement hygrothermique avec la variation transitoire de la concentration en fonction de la densité de fissures. Les résultats de cet article démontrent clairement la dépendance de la dégradation des propriétés élastiques en fonction de la densité de fissuration et des conditions environnementales.

There has been a number of initiatives launched in the field of lubrication as potentialsources of improvements in energy efficiency in a wide range of engineering products,plant and processes. Attention is being focussed on bearings to improve both performanceand efficiency in fields such as automotive, machine tools, industrial and powergeneration plant. This paper reviews some of the background to these drives andillustrates how a novel design of adjustable fluid film hydrodynamic journal type bearingshows promise to both improve performance and save energy. Theoretical modelling andpractical tests have demonstrated clear improvements over conventional fluid filmbearings, along with a number of other characteristics offering benefits that may be ofinterest to designers and users of such bearings.

Cleavage fracture anisotropy has been studied on a ferrite-bainite low alloy pipeline steel plate. Mechanical tests have been performed on smooth and notched bars taken along the three principal directions of the plate at temperatures between 20 °C and −196 °C, and analyzed by finite element calculations with an anisotropic plasticity model. The fracture mode of specimens tested along the normal direction differs from that of specimens taken along the two other directions, together with a lower critical cleavage stress. This difference seems to be related to microtexture anisotropy and might explain the sensitivity of this steel to delamination at low temperatures.

The focus of this study has been to fully describe the mechanical properties andbehaviour of an extruded Wood Plastic Composite product. The use of plasturgy technologiesfor the elaboration of lignocellulose reinforced composites raises fundamental questionsabout the behaviour of these materials. Mechanical properties of a composite dependgenerally on fibre content, fibre/matrix interface link or added coupling agents.Processes play an important role on the reinforcement distribution in the matrix. The mainpurpose of this paper is to describe mechanical behaviour of WPC composites which aremanufactured using an extrusion process. So, complete set of experiments has beenrealised: tensile, compressive, bending and shear tests. Longitudinal direction refers toextrusion process directional flow and transverse direction specimens have been tested.Mechanical performances of Wood Plastic Composites depend also on the link of fibre/matrixinterface, fracture surface has been analysed using an optical microscope.

Les pièces d'un lot, théoriquement identiques, ne peuvent réellement pas avoir des dimensions égales. Une cote ne sera réalisable que si l'on tolère un écart par rapport à l'idéal. Ce dernier est déterminé par un couple de grandeurs qui sont soit les bornes d'un intervalle, soit la moyenne et la variance du lot. Le plus souvent, on définit deux états limites maximal et minimal. Ces derniers, appelées tolérances, doivent être déterminés judicieusement. Un tolérancement utilise des indications syntaxiques et sémantiques pour apporter un sens. L'objectif de cet article est de proposer et de valider une méthodologie d'aide au choix et à la vérification des tolérances. Cette méthodologie est basée sur deux méthodes complémentaires : la méthode au pire des cas (intervalles) et la méthode de Monte Carlo (statistique). Une mise en œuvre informatique a montré la faisabilité de l'outil ainsi que l'apport majeur de la méthodologie proposée dans l'aide à la spécification, à l'optimisation et à la vérification des tolérances avec prise en compte des conditions de fabrication.

This paper presents the structural shape optimization with linear elastic material, large displacement and small strains. The whole shape optimization process is carried out by coupling a closed geometric shape in R2 with boundaries defined by B-splines curves, automatic mesh generation at each iteration, exact sensitivity analysis and mathematical programming method (SQP: Sequential Quadratic Programming). The design variables are the control point's coordinates which minimize the Von-Mises criteria, with a constraint that the total material volume of the structure remains constant. In this work the sensitivity analysis is performed using two methods: numerically by an efficient finite difference scheme and by the new method called exact Jacobian method. The feasibility of the proposed method is carried out for two numerical examples.

The paper deals with the assessment of the influence of morphological parameters of a 2Drandom short fibre composite on its effective elastic properties. A double-scale 2D finiteelement approach is used and periodic representative volume elements are generatedaccording to the model with an n-order approximate geometry. This one isa recent and powerful tool to generate meshes in the context of complex microstructuressuch as random fibre composites. Impact of three morphological features namely, aspectratio, tortuosity of fibres and width of the interphase area, is investigated. Numericalresults are provided for several contrasts of properties and volume fractions of fibres.

In this paper, we present the static and dynamic structural characterisation of alow-mobility parallel kinematic manipulator, involving analysis of its stiffness andvibrational dynamic behaviour. The study starts by building numerical models of thebehaviour of the manipulator to be compared to experimental measurements from a prototype.For the case study, we consider a four-degree-of-freedom(x, y, z, θz) manipulatorwith prismatic actuators designed by the COMPMECH research group at the University of theBasque Country. The characterisation allows the behaviour of the static and dynamicstiffness, as well as the natural frequencies of the manipulator, to be mapped in themanipulator workspace. These maps together with kinematic, static and dynamic constraintslead to the definition of operational, static, dynamic and structural workspaces,respectively. Further, we analyse the modes of the manipulator to determine dynamicdisplacements, these being key in the performance in the machining tasks for which therobot was designed.

En dépit des progrès enregistrés en Arthroplastie Totale de Hanche (ATH), sous certainesconditions, les contraintes prothétiques peuvent être amplifiées et transmises auxancrages osseux avec un risque accru de descellement (B. The et al., J. Biomech. 41 (2008)100–105). Les pics de chargement sont identifiés parmi les facteurs qui conduisent auxéchecs des ATH (A. Boulila, Optimisation et aide à la conception d’implants orthopédiques– Étude de l’usure d’implants articulaires de hanche, Travaux non publiés et Rapportd’avancement, INO MT Kassab, décembre 2006, Tunis, 82 p.). Cette étude porte sur unesimulation numérique des prothèses de hanche hybrides, de géométrie et de couple dematériaux différents. On montre que certaines géométries (∅28 × 56 mm) et certains couplesde matériaux (alumine/polyéthylène), peuvent atténuer les contraintes induites après chocet protéger la prothèse contre l’usure ou les ruptures prématurées. Devant une panoplied’une cinquantaine de modèles de prothèses de hanche existant sur le marché (M.R. Urist,Curr. Prob. Surge. 12 (1975) 1–54), certaines PTH de diamètre (interne et externe)incompatible avec un niveau de contraintes admissible doivent être éliminées. Unecombinaison judicieuse des matériaux de contact pour favoriser l’amortissement (cas ducouple polyéthylène/céramique) peut être une solution pour absorber les chocs et remédierau problème de descellement.

Une nouvelle méthode de détermination des propriétés mécaniques d'aciers homogènes et d'aciers nitrurés présentant un haut gradient de dureté est présentée. Cette méthode est basée sur la modélisation de la courbe d'indentation (F−δ) obtenue avec un indenteur sphérique en fonction des paramètres de la loi de comportement élastoplastique de l'acier testé. Après avoir donné une méthode de détermination de la dureté (HV) à partir des propriétés mécaniques d'un matériau homogène, le modèle proposé est validé expérimentalement sur divers aciers non durcis. Pour les aciers nitrurés étudiés, une loi des mélanges basée sur le rapport des énergies plastiques dissipées dans la couche durcie et dans le substrat lors de l'indentation est établie. Une procédure d'optimisation numérique nous permet d'obtenir l'épaisseur et la contrainte d'écoulement de la couche mince supposée homogène. À partir de ces résultats et en utilisant la méthode de détermination de la dureté, on peut accéder au profil de dureté des aciers nitrurés. Les résultats déduits sont comparés avec ceux obtenus expérimentalement par des essais classiques de filiation de dureté, et confirment l'intérêt de la méthode proposée.

On se propose d'évaluer une procédure de détermination expérimentale de la Résistance Thermique de Contact (RTC) entre une lamelle de céramique (de 1 μm d'épaisseur) obtenue par projection plasma et un substrat métallique lisse. La procédure consiste à soumettre la lamelle à un flux thermique et à déterminer expérimentalement le temps nécessaire à sa fusion et à effectuer le calcul du champ de température de la configuration dépôt-substrat, paramétré par la valeur de la RTC. Le flux thermique est apporté par un faisceau laser et la durée d'irradiation de la lamelle est donnée par la vitesse de déplacement de ce faisceau. Des résistances thermiques de contact de l'ordre de 10-4 m2.K/W ont été mesurées, ce qui étend la gamme des méthodes d'identification des RTC aux grandes valeurs.

L'objectif de ce travail est de construire par POD ("Proper Orthogonal Decomposition") des modèles d'ordre réduit permettant de reproduire de manière fiable la dynamique spatio-temporelle d'un écoulement décollé. L'intérêt croissant pour ces modèles réduits de dynamique s'explique par leur utilisation potentielle dans la résolution de problèmes d'optimisation sous contraintes de grande taille, rencontrés en contrôle d'écoulements. La démarche générale consiste à remplacer le modèle détaillé de l'écoulement (les équations de Navier-Stokes), par un modèle approché, plus rapide à résoudre et contenant les caractéristiques essentielles de la dynamique. La POD, optimale au sens de la reconstruction énergétique, permet d'approximer la dynamique de l'écoulement dans un sous-espace généré par un petit nombre de modes. Différentes méthodes de calibration sont ici développées afin d'améliorer la prédiction du modèle de dimension réduite, et ainsi rendre cette approche utilisable dans le cadre d'une problématique de contrôled'écoulements. Essentiellement, ces méthodes consistent à ajouter aux équations du modèle des termes supplémentaires calculés comme solutions d'un problème de minimisation sous contraintes.

Ce travail a pour objectif de déterminer la durée de vie d'un outil en carbure métallique P20 pour une opération de chariotage en tournage, en vue de l'obtention d'une rugosité imposée. L'amélioration des essais permet d'apprécier les performances optimales d'usinage et d'assurer la rugosité imposée par le dessin de définition d'une pièce mécanique par une étude expérimentale. Les principaux facteurs influençant la rugosité ont été recensés systématiquement en vue d'assurer les conditions optimales d'usinage. La variation de la rugosité en fonction de la durée de vie de l'outil, ainsi que sa fiabilité, a été étudiée. Ce travail est complété par l'élaboration d'un modèle stochastique traduisant l'évolution de la rugosité afin d'exprimer les limites d'utilisation de l'outil pour le chariotage de manière préventive. Le modèle permet de déterminer le temps de réglage et de le considérer comme contrainte pour le respect de la rugosité lors d'un travail de série en usinage conventionnel.

Probability Density Function (PDF) is often selected to couple chemistry with turbulencefor complex reactive flows since complex reactions can be treated without modelingassumptions. This paper describes an investigation into the use of the particlesapproximation of this transport equation approach applied to Homogeneous ChargeCompression Ignition (HCCI) combustion. The model used here is an IEM (Interaction byExchange with the Mean) model to describe the micromixing. Therefore, the fluid within thecombustion chamber is represented by a number of computational particles. Each particleevolves function of the rate of change due to the chemical reaction term and the mixingterm. The chemical reaction term is calculated using a reduced mechanism of n-heptaneoxidation with 25 species and 25 reactions developed previously. The parametric study witha variation of the number of particles from 50 up to 104 has been investigatedfor three initial distributions. The numerical experiments have shown that the hatdistribution is not appropriate and the normal and lognormal distributions give the sametrends. As expected when the number of particles increases for homogenous mixture (i.e.high turbulence intensity), the in-cylinder pressure evolution tends towards thehomogeneous curve. For both homogeneous and inhomogeneous (i.e. low turbulence intensity)cases, we have found that 200 particles are sufficient to model correctly the system, witha CPU time of a few minutes when a restriction of initial distribution is adopted.

The present paper is concerned with the thermoelectric behaviour of CFRP compositesamples subjected to DC currents in view of developing experimental and modelling toolsfor the characterisation of the thermo-electro-mechanical behaviour of composite materialsfor aircraft applications. DC currents up to 8 A are injected through the specimens endsides by employing several different electrode techniques whose performances are assessedand compared. Sample and electrode contact resistances are measured for different valuesof the injected current. The transient and permanent temperatures fields promoted by theinjected currents are experimentally measured by infrared thermography. The temperaturefields are simulated numerically by a thermoelectric coupled model employing theABAQUS®FE commercial code; temperatures can be also approximately calculated by a simple lumpedparameter model discarding thermal conduction. The comparison between simulations by themodels and measurements allows employing the simplified model as a tool to designthermo-electro-mechanical tests.

Dans un premier temps, les phénomènes à l'origine des contraintes résiduelles en injection de thermoplastique sont décrits, avec les spécificités liées aux polymères renforcés de fibres. Le refroidissement hétérogène associé à une variation de comportement mécanique conduit aux contraintes d'origine thermique, auxquelles il faut ajouter les contraintes dues à la pression dans la phase fluide figée par la solidification. Les fibres de renfort introduisent une hétérogénéité et une anisotropie de comportement mécanique et de retrait. Dans un deuxième temps, une méthode de mesure des contraintes résiduelles basée sur l'enlèvement de couches et la mesure des moments de flexion est présentée. Elle permet la mesure des contraintes résiduelles pour des matériaux anisotropes comme les thermoplastiques renforcés de fibres. En général, on obtient des contraintes de traction en cœur, et de compression en peau. L'effet du fraisage pour enlever les couches est évalué. La pression et le temps de maintien, la température de régulation du moule, le taux de fibres influencent les profils de contraintes.

Ce travail concerne la simulation numérique et expérimentale du comportement mécanique des ballons pressurisés stratosphériques. Ce programme de recherche entrepris par le CNES et l'ONERA est basé sur (i) la modélisation du matériau polymère constitutif des ballons par des lois de comportement de type viscoélastique ; (ii) la simulation expérimentale de sous-ensembles de ballons lors de phases de vol; (iii) la validation des lois viscoélastiques par comparaison essais/calculs du comportement de sous-ensembles de ballons. Le dispositif expérimental utilisé, nommé NIRVANA, reproduit les conditions de vol d'un ballon, i.e. la température, la pression et la contrainte dans l'enveloppe. Dans le cadre des caractérisations en grandes déformations des polymères, l'instrumentation généralement mise en œuvre permet seulement d'accéder à des caractéristiques globales et macroscopiques. Le suivi de tels essais par la méthode de stéréo-corrélation d'images, méthode basée sur les principes de la photogrammétrie, permet d'accéder de manière fine aux champs de déplacements et de déformations sur la totalité de la surface mesurée. Cette richesse d'information expérimentale s'avère particulièrement utile pour la validation non seulement globale mais aussi locale des lois de comportement utilisées.

Notre approche vise à tester les modèles classiques de piègage de fissure pour des motifsde ténacité contrôlée et des géométries d’éprouvette réalistes, c’est-à-dire de taillesfinies. Nous modélisons notamment l’effet de l’épaisseur du matériau. Les prédictions dumodèle théorique développé dans [L. Legrand, S. Patinet, J.-B. Leblond, J. Frelat, V.Lazarus, D. Vandembroucq, Coplanar perturbation of a crack lying on the mid-plane of aplate, Int. J. Frac.] sont validées par des calculs de type éléments-finis. Ces derniersconvergent en fonction de la fréquence de perturbation du front de fissure vers deuxrégimes asymptotiques : milieu semi-infini et plaque mince. Dans le cas d’une fissureinteragissant avec un défaut unique, nous confrontons nos calculs à une configurationexpérimentale de fissuration. Nous montrons une remarquable amélioration des prédictionsdes modèles de ligne élastique par la prise en compte de l’épaisseur de l’éprouvette.

This paper investigates the flow boiling heat transfer in microchannels with the aim ofdeveloping compact cooling systems which can be adapted to miniaturized power components.Nano- and micro-surface treatments were used as innovative techniques to improve the heattransfer performance as well as to delay the intermittent dryout. It was observed that themicro-structured surfaces show significant enhancements (up to 85%) in heat transfercompared to the smooth surfaces. Especially, using the highly-wetted structured surface,the intermittent dryout is improved.