L' étude d'un joint à lèvre, basée sur une analyse élastohydrodynamique, s'appuie sur un modèle original très proche de la réalité. Elle permet de prédire la plupart des caractéristiques de fonctionnement d'un joint telles que l'épaisseur du film lubrifiant, le couple de frottement, les zones de contact et de cavitation, la pression hydrodynamique ainsi que le débit de pompage inverse.

Osteoporosis is a disease characterized by a loss of bone density and an altered bonearchitecture. These modifications lead to an increased risk factor for bone fracture,particularly of the femoral neck. This disease can be explained by a disorder in the boneremodeling process which is triggered by the apparition of micro-cracks within the bone.According to Frost’s theory [1], these micro-cracksappear for a specific local strain threshold. Thus, the knowledge of the microarchitectureand quality of trabecular bone is essential to determine this local strain threshold. Thispaper studied the mechanical trabecular bone behavior of 43 patients diagnosed asosteoporotic whose femoral heads were replaced by hip prosthesis. From each patient, acylinder-shaped of trabecular bone samples was cored. Each sample was scanned by X-raymicro-tomography before a compression test in order to reconstruct a reliableFinite-Element (FE) model of the bone architecture in Abaqus. The force-displacementcurves were recorded for all the samples and calibrated by the experimental responses. Theforce-displacement numerical curves were adjusted to the experimental ones, by modifyingthe tissue microscopic mechanical behavior. This process leads to the determination of thelocal strain threshold responsible for triggering the bone remodeling process.

This paper approaches a novel technique to estimate cable tension simply based on itsvibration response. The vibration response has been quite extensively adopted in the pastdue to its simplicity and, mainly, because the inverse approach allows the tensionestimation with the cable in its original site. A first tentative approach consists inusing a certain number of experimentally measured natural frequencies to be introduced inthe theoretical vibration formula; this formula, however, involves also the cable length,the cable mass per unit length and its flexural rigidity. Unfortunately, some problemsarise in its application to real structures, such as the case of suspended andcable-stayed bridges, because the exact cable length cannot be measured (it appears at thefourth exponent in the vibration formula); moreover section and weight can be estimatedwithin a certain degree of accuracy, whilst the boundary conditions are often defined withdifficulty. A novel extension of the method is here proposed, which takes advantage from amoving mass travelling on the cable. This is the case occurring when cables are verifiedwith magnetic-based technology to detect rope faults and cross section reduction. In thisway, the extracted natural frequencies are varying with time due to the moving load, andhence they have to be extracted adopting a time-varying approach. Although someapproximation linked to the shape modification must be introduced, a simple iterativeprocedure can be settled, by considering the cable length as an unknown. An estimation ofthe equivalent length is given, and successively this value is used to obtain anestimation of the cable tension.

The early detection of gear faults remains a major problem, especially when the gears aresubjected to non stationary phenomena due to defects. In industrial applications, thecrack of tooth is a default very difficult to detect whether using the time descriptors orthe frequency analysis. In this work and based on a numerical model, we prove that thecrack default affects directly the phase of the frequency component of the defective wheel(frequency modulation). To properly estimate the phases, we suggest two high-resolutiontechniques (Estimation of Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques ESPRITwith a sliding window and Weighted Least Squares Estimator WLSE). The results of bothmethods are compared to the phase obtained by Hilbert transform. The three techniques arethen applied on a multiplicative signal with a frequency modulation to show the influenceof the amplitude modulation on the quality of phase estimation. We note that the ESPRITmethod is much better in the estimation of frequencies while WLSE shows much efficiency inthe estimation of phases if we keep the frequencies almost stables.

Le refroidissement d'une pile à combustible (PEM), utilisée comme source d'énergie électrique dans le domaine de la traction automobile, fait apparaître un certain nombre de contraintes. Une des contraintes fortes se trouve être le refroidissement du cœur de pile, notamment du fait que le niveau de température est faible (environ 80°C), mais aussi que la puissance thermique à évacuer est élevée. Cette étude s'intéresse à un refroidissement de la pile par l'évaporation interne d'un fluide ou par circulation d'un fluide monophasique. Le dispositif expérimental permet de vaporiser le fluide, le HFE7100, le long d'une plaque dont on souhaite mesurer les performances. Une technologie innovante de plaque présentant des bossages ou picots inversés est proposée. Ainsi, cette géométrie est très performante pour du refroidissement monophasique mais l'optimisation reste à faire en régime diphasique.

Une étude théorique du comportement statique et dynamique d'un palier lisse indéformable lubrifié par des huiles additivées en prenant en considération le défaut de mésalignement est présentée. Ces huiles dont le comportement rhéologique est non-newtonien sont modélisées comme des fluides à couple de contrainte. D'après la théorie des milieux continus de V. K. Stokes qui tient compte de la taille des particules, ces fluides se caractérisent par deux constantes physiques qui sont la viscosité dynamique (µ) et une deuxième caractéristique responsable des couples de contrainte dans le fluide (η). Les effets des couples de contrainte sur le comportement statique et dynamique du palier aligné ou mésaligné sont étudiés en définissant un paramètre du couple de contrainte adimensionnel. Les résultats obtenus montrent que la présence des additifs dans le lubrifiant a une influence non négligeable sur les performances statiques et dynamiques ainsi que la stabilité et la réponse dynamique du palier surtout pour les grandes valeurs du paramètre du couple de contrainte, c'est-à-dire dans le cas des polymères de longue chaîne moléculaire. Toutefois, leur influence sur le débit de fuite est négligeable sauf pour les grandes excentricités de fonctionnement.

Cette étude présente une machine frigorifique fonctionnant suivant un cycle à compression-absorption. Le système proposé utilise le couple ammoniac-eau comme fluide frigorigène et opère à trois niveaux de pression. L’absorbeur fonctionne à une pression intermédiaire Pint, prise entre la pression de l’évaporateur (PEV) et celle du condenseur (PCD). Les principaux éléments du système proposé sont modélisés. Les résultats de la simulation numérique sont comparés à ceux relatifs au système conventionnel. L’étude comparative met en évidence les avantages du système objet de cette étude. Elle prouve le double avantage de la pression intermédiaire non seulement dans l’amélioration des performances de la machine à absorption mais aussi dans la réduction de la température du fonctionnement du générateur. Nous avons montré que pour des températures d’évaporation et de condensation prises respectivement à –10 °C et 40 °C, le cycle frigorifique fonctionne à une température du générateur TGE = 75 °C avec un COP de l’ordre de 0,56. La présente étude révèle que pour les mêmes conditions de fonctionnement, la machine frigorifique simple étage, présente un COP qui ne dépasse pas 0,51 avec une température du générateur de l’ordre de 135 °C. Le système hybride présente ainsi le privilège de fonctionner à basse température et de présenter des performances relativement améliorées.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

This work gives an overview of the theoretical and experimental achievements of mechatronics applied to fluid film bearings. Compressible and uncompressible fluids are addressed. Rigid and elastic (deformable) bearing profiles are investigated. Hydraulic, pneumatic, magnetic and piezoelectric actuators are used. The ideas of combining control techniques, informatics with hydrodynamic, thermo-hydrodynamic, elasto-hydrodynamic and thermo-elasto-hydrodynamic lubrication techniques are carefully explored in this paper, considering theoretical as well as experimental aspects. The main goal of using controllable fluid film bearings is to improve the overall machine performance by: controlling the lateral vibration of rigid and flexible rotating shafts; modifying bearing dynamic characteristics, such as stiffness and damping properties; increasing the rotational speed ranges by enhancing damping and eliminating instability problems, for example, by compensating cross-coupling destabilizing effects; reducing start-up torque and energy dissipation in bearings; compensating thermal effects. It is shown that such controllable fluid film bearings can act as “smart” machine components and be applied to rotating and reciprocating machines with the goal of avoiding unexpected stops of plants, performing rotor dynamic tests and identifying model parameters “on site”. Emphasis is given to the controllable lubrication (hybrid and active) applied to different types of oil film bearings under different lubrication regimes, i.e., as tilting-pad journal bearings, multi-recess journal bearings and plain journal bearings. After a comprehensive overview of the theoretical and experimental technological advancements achieved in university laboratories, the feasibility of industrial applications is highlighted, trying to foresee the future trends of such mechatronic devices.

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.

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.

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.