The instability of a fluid inside a precessing cylinder is studiedtheoretically and experimentally. This study is motivated byaeronautics and geophysics applications. Precessional motion forceshydrodynamics waves called Kelvin modes whose structure andamplitude are predicted by a linear inviscid theory. When a forcedKelvin mode is resonant, a viscous and weakly nonlinear theory hasbeen developed to predict its saturated amplitude. We show that thisamplitude scales as Re1/2 for low Reynolds numbers and asθ1/3 (where θ is the precessing angle) for highReynolds numbers. These scalings are confirmed by PIV measurements.For Reynolds numbers sufficiently large, this forced flow becomesunstable. A linear stability analysis based on a triadic resonancebetween a forced Kelvin mode and two free modes has been carriedout. The precessing angle for which the flow becomes unstable ispredicted and compared successfully to experimental measurements. Aweakly nonlinear theory was developed and allowed to show that thebifurcation of the instability of precession is subcritical. It alsoshowed that, depending on the Reynolds number, the unstable flow canbe steady or intermittent. Finally, this weakly nonlinear theoryallowed to predict, with a good agreement with experiments, the meanflow in the cylinder; even if it is turbulent.

La simulation du comportement dynamique d'un système usinant conduit à la résolution d'un problème non-linéaire de vibrations où la modélisation de l'interaction outil/pièce joue un rôle central.Cette interaction a pour particularité d'évoluer au cours du temps suite à une modification régulière de la frontière du domaine pièce qui correspond à l'enlèvement progressif de matière. La flexibilité de la pièce complique très nettement son évaluation. L'objectif principal de ce travail est de proposer une démarche permettant de faire évoluer,tout au long de l'usinage, le modèle géométrique décrivant la surface usinée dans un contexte de pièce déformable.Les différents modèles nécessaires à la simulation du comportement dynamique du système usinant sont présentés ainsi que la démarche adoptée pour modéliser l'interaction outil/pièce. Deux exemples simples montrent l'intérêt de la méthode.

Les jonctions tubulaires, fréquemment employées dans l’industrie offshore, sont soumisesen service à des contraintes résultant de chargements élémentaires detraction-compression, flexion dans le plan et flexion hors plan. Ce travail porte surl’analyse des recommandations classiquement utilisées pour le dimensionnement en fatiguedes jonctions soudées lors de l’application de sollicitations combinées. Plusparticulièrement, il a porté sur l’étude du comportement en fatigue d’une jonction soudéeen T soumise à un chargement de type flexion déviée. Tout d’abord, sur leplan numérique, par la réalisation d’un modèle éléments-finis et la mise en œuvre deméthodes telles que celle proposée par l’IIS, puis, sur le plan expérimental, à travers laréalisation d’essais de fatigue sur ce type de jonctions. Les comparaisons essais/calculsont montré que l’application de ce type de recommandations ne s’avérait passystématiquement sécuritaire. Aussi, une démarche visant à prendre en compte le caractèremultiaxial des contraintes en pied de cordon de soudure a été mise en œuvre afin decompléter les recommandations visant au dimensionnement des jonctions tubulaires soudées.

Notre travail est consacré à l'étude de la diffraction de la détonation dans des mélanges acétylène/oxygène stoechiométriques dilués par l'argon (50 %; 66,7 % et 81 % en fraction molaire), d'un tube dans un cône. Les expériences ont été menées dans un tube de diamètre intérieur de 52 mm connecté à une chambre via des divergents coniques de demi angle variant de 15° à 90°. L'histoire de la transition a été enregistrée sur des plaques recouvertes de noir de carbone, ce qui nous a permis de déterminer les conditions critiques de transmission de la détonation et de décrire les phénomènes impliqués en fonction de l'angle de divergence et de la dilution en argon. Des résultats de simulations numériques bidimensionnelles axisymétriques sont présentés et discutés. Si les tendances expérimentales ont été reproduites, il est apparu qu'un accord quantitatif ne peut être obtenu en utilisant une réaction globale exothermique. Des calculs préliminaires ont été menés avec une loi de libération de l'énergie chimique en deux étapes exothermiques successives. Nos premiers résultats sont en accord qualitatif avec les observations expérimentales relatives à la double structure cellulaire de la détonation des systèmes réactifs où l'énergie est libérée conformément au modèle utilisé dans ces simulations, modèle qui pourrait s'avérer utile dans le cas des mélanges étudiés ici.

L'influence des effets thermiques et des déformations mécaniques sur les performances des butées hydrodynamiques à géométrie fixe est analysée. Les études menées sur les butées hydrodynamiques à géométrie fixe allient rarement les effets thermiques et les déformations. Après un bref rappel théorique de la lubrification thermohydrodynamique (THD), nous décrivons les méthodes de calculs des déformations mécaniques. L'étude thermoélastohydrodynamique (TEHD), qui prend en compte les effets thermiques locaux et les déformations mécaniques, est réalisée sur une butée hydrodynamique à géométrie fixe à huit patins. Les champs de pression hydrodynamique et de température sont obtenus par une méthode des différences finies et le champ des déplacements de la surface des patins est obtenu à l'aide de la méthode des éléments-finis. Les déformations mécaniques du grain mobile sont également prises en compte pour résoudre le problème TEHD. L'influence des conditions de fonctionnement (charge appliquée et vitesse de rotation) sur les différentes caractéristiques de la butée est également analysée. Il ressort que pour déterminer précisément les caractéristiques de fonctionnement d'une butée hydrodynamique à patins fixes, il ne faut pas négliger les déformations mécaniques du collet et en particulier, lorsque la charge appliquée est élevée.

An analytical solution to compute the 3D steady state temperature distribution in abearing ring is presented in this paper. The ring is formed by a hollow cylinder of finitelength. Its radial external surface is subjected to localized, identical heat sources,equally spaced in the azimuth direction. This surface is also subjected to convectivecooling while as the internal surface is maintained at a uniform temperature. Thedeveloped solution is explicit and does not impose any restriction on the geometrical orphysical parameters.

Cet article présente les potentialités de films d'AlN piézoélectriques comme éléments actionneurs pour les MEMS. Le cas de micropoutres constituées d'un empilement de différents films (électrode/AlN/électrode/substrat Si) est présenté. Un dispositif interférométrique de type Twyman-Green permet de quantifier précisément les déformées et les déplacements ce qui permet de calculer, à l'aide des équations non simplifiées, différentes grandeurs physiques des films d'AlN, par exemple le module d'Young lié à l'orientation (002) des cristallites, les contraintes résiduelles consécutives au mode d'élaboration, le coefficient de dilatation α ainsi que le coefficient piézoélectrique d31. On retrouve sensiblement les valeurs du matériau massif.

Une prise en compte simplifiée et macroscopique de l’usure des matériaux abradables dansles moteurs d’avion est proposée. Ces revêtements sont positionnés sur les carters auniveau des sommets d’aubes. Plus spécifiquement, il s’agit d’inclure, au sein d’uneprocédure d’intégration en temps explicite dédiée à l’étude de l’interaction aube-carterpar contact mécanique, la prise en compte de l’évolution du profil d’usure en temps réel.Ce profil est mis à jour grâce à une loi de comportement plastique de l’abradable. Afin demaintenir des temps de calcul adaptés à des analyses paramétriques, les équations dumouvement de l’aube étudiée sont projetées sur un espace réduit construit selon laprocédure de synthèse modale de Craig-Bampton. Ce choix est motivé par la possibilité detraiter les contraintes de contact et les conditions d’usure directement dans l’espaceréduit. Il est montré que le comportement de ce matériau est à l’origine de zonesd’interaction dangereuses vis-à-vis de la stabilité de l’aube. Sous certaines conditions,l’utilisation de revêtements abradables semble très défavorable.

L'interaction entre un fluide en écoulement et les conduites de transport est en rapport avec le niveau des contraintes appliquées ainsi que la durée de vie souhaitée de la structure. L'approche numérique développée dans cette étude est basée sur une modélisation globale du fluide et de la déformation de la conduite en écoulement transitoire. La contrainte tangentielle de viscosité est exprimée par un développement polynomial mixte représentant la variation du profil radial de la vitesse du fluide. La résolution du système d'équations mis au point a été menée à partir de la méthode des caractéristiques couplée avec les différences finies. Dans le cas d'un fluide newtonien, les résultats obtenus ont pu être comparés avec les données expérimentales de Holmboe et celles théoriques de Zielke. Cette comparaison a permis de confirmer la validité du schéma de calcul utilisé. Une extension des calculs de manière analogue a été réalisée pour la même installation dans le cas d'un fluide viscoélastique linéaire.

Nous nous intéressons dans cette étude à un modèle dynamique non-linéaire d'un engrenage droit à un degré de liberté. Ce modèle permet de prendre en compte la présence du jeu entre dents ainsi que la non-linéarité de la raideur d'engrènement associée à l'évolution instantanée du nombre de dents en prise. Notre étude concerne le cas d'engrenages corrigés par des corrections linéaires en tête de denture ainsi que des engrenages non corrigés. Le but de cette étude a été d'analyser la pertinence de ce modèle vis-à-vis de résultats expérimentaux mettant en œuvre un banc d'essais dont les caractéristiques, notamment aux niveaux de la micro-géométrie des dentures, sont parfaitement contrôlées. En conclusion, les résultats comparatifs sont encourageants, même si nous n'avons pas pu reproduire par simulation certains phénomènes non-linéaires observés. Parmi ceux-ci, on peut citer le cas de la cascade harmonique observée sur un engrenage corrigé et prenant naissance au niveau de la résonance principale.

La solidification des alliages binaires est problématique dans la mesure où de nombreuses hétérogénéités susceptibles de fragiliser le produit apparaissent. Ces hétérogénéités peuvent être à la fois de composition (appelées ségrégations) et de structures. Les ségrégations présentent, en outre, l'inconvénient d'apparaître aussi bien à l'échelle mésoscopique (freckles) qu'à l'échelle du lingot (macroségrégation). Il apparaît que la gravité joue un rôle prédominant dans la formation et le devenir des hétérogénéités observées. S'affranchir de cette composante peut être un des enjeux des nouveaux procédés de solidification. Par ailleurs, les alliages de titane-aluminium présentent une solidification péritectique : au cours de la solidification péritectique deux phases solides sont présentes dans le lingot. Un modèle numérique de solidification basé sur le moyennage statistique a été établi qui prend en compte la spécificité de ces alliages. Les calculs menés en condition de microgravité et de convection forcée montrent que la convection au voisinage du front de solidification influence la localisation des hétérogénéités.

The paper concerns the transient thermal behavior of a conrod bearing in an automotive engine subjected to various running conditions. The thermal model is oil shear and contact friction heat generation components. The first part of the paper covers some of the industrial and scientific aspects related to bearings seizure, and emphasizes the importance of removing this failure mechanism as early as the incipient development stages of new automotive engines. The second part concerns several of the broad array of factors that approximate a seizure mechanism. In the third and final part, the mathematical model for conrod bearings seizure is revealed. The objective of the paper is to confirm the conrod seizure model’s utility, complementary with more refined approaches such as the thermo-elasto-hydrodynamic approach.

L’étude porte sur la modélisation thermomécanique de dépôts de zircone obtenus parprojection plasma sur substrat en acier inoxydable avec une sous-couche intermédiaire enNiCrAlY. Ces dépôts sont utilisés pour la réalisation de barrières thermiques.Typiquement, un dépôt de quelques centaines de micromètres induit une diminution du niveaude température du substrat de quelques centaines de degrés suivant le flux thermique. Lasous-couche de NiCrAlY permet une adaptation des valeurs des coefficients de dilatationentre le substrat et le dépôt et assure une transition favorisant ainsi l’adhérence finaledu dépôt. Un modèle avec prise en compte des propriétés élastiques est développé au seindu logiciel industriel ABAQUS basé sur une approximation éléments-finis permettant uneétude paramétrique de cette technique.

For the unsteady simulation of compressible subsonic flows (Large Eddy Simulation orDirect Numerical Simulation), the proper handling of the inlet boundary is a challengingtask. Indeed, inflow generation through imposition of the velocity may lead to anon-physical reflection of the upstream acoustic waves. In the present contribution, amethod that allows both filtering of these waves and proper imposition of the requiredvariables is proposed. This method is based on identification of the roles of the temporalrate of change of wave amplitudes at the inlet in the low Mach number regime. Theformulation obtained is tested numerically on unsteady one-dimensional flows at low Machnumber for which the unsteady inlet velocity signal is purely harmonic or harmonic withthe superimposition of synthetic turbulence.

Ce travail fait suite à l'étude théorique de la réponse d'un système plaque-liquide infini, soumis à un champ de pression uniforme se déplaçant avec une vitesse constante [J. Renard, A. Langlet, O. Pennetier, Response of a large plate-liquid system to a moving pressure step. Transient and stationary aspects, J. Sound and Vibration 265 (2003) 699–724].Dans la première partie de cet article, après avoir rappelé les équations du problème, on applique la méthode numérique établie dans la référence précédente pour calculer la réponse dynamique couplée au champ de pression créé par une détonation.Dans la deuxième partie, on présente le montage expérimental grâce auquel la mesure des déformations sur une plaque reposant sur de l'eau permet de caractériser la réponse dynamique du système à une détonation.L'objectif principal de cet article est de montrer que la modélisation du couplage fluide-structure qui a été effectuée, décrit convenablement la réponse observée, en particulier les ondes accompagnant le front de chargement.

Dans cet article, nous allons présenter les résultats d'une étude comparative des caractéristiques mécaniques de boulons en acier 42CrMo4 de fabrication standard et spéciale. Cette étude porte principalement sur l'influence de la chronologie des phases de fabrication des vis sur les caractéristiques mécaniques statiques et en fatigue. Cette chronologie concerne le traitement thermique et le roulage à froid. Si aucune influence n'est visible sur la tenue statique des boulons, l'influence sur la tenue en fatigue est très importante. Par ailleurs, indépendamment du type de fabrication, nous avons remarqué que les zones de rupture sont différentes selon que l'on procède à un essai statique ou à un essai de fatigue. Dans le premier cas, la rupture a lieu dans la longueur filetée libre de prise avec l'écrou tandis qu'en fatigue, la rupture a lieu au niveau du premier filet en prise avec l'écrou. Ces différences de comportement observées expérimentalement sont corroborées par des simulations par la méthode des éléments-finis que nous avons mises en œuvre dans le cadre d'un travail sur la tenue en service des assemblages boulonnés.

Dans ce travail, une optimisation multi-objectifs est appliquée afin de trouver les valeurs optimales des paramètres de construction (paramètres d'inertie, de suspension et géométriques) d'un véhicule ferroviaire. Ces valeurs permettent d'avoir une bonne stabilité transversale lors de la circulation du véhicule en alignement et un bon comportement en courbe. Au début, on commence l'étude par une optimisation de la stabilité transversale du véhicule, ensuite, une optimisation de son comportement en courbe est faite. Les résultats ont montré qu'il y a incompatibilité entre une bonne stabilité transversale et un bon comportement en courbe. La méthode d'optimisation utilisée est la méthode des algorithmes génétiques qui est implémentée sous MATLAB.

Dans la maintenance conditionnelle de composants mécaniques par analyse vibratoire, on distingue deux types d'analyses qui sont nécessaires pour l'obtention d'un diagnostic fiable. La première analyse réside dans la détection de défauts potentiels et il existe actuellement différentes méthodes abouties basées sur le traitement des signaux vibratoires permettant la localisation d'un défaut. On peut citer parmi ces méthodes l'analyse spectrale (à résolution constante (RC) ou à pourcentage de bandes constant (PBC)), l'analyse d'enveloppe, l'analyse cepstrale, l'analyse temps-fréquences ou l'analyse temps-échelles (ondelettes). La seconde analyse s'intéresse quant à elle à la détermination et l'évaluation de la sévérité d'un défaut détecté pour estimer l'influence de ce défaut sur le fonctionnement d'un mécanisme. Les indicateurs vibratoires, qui permettent de pouvoir corréler la sévérité d'un défaut à sa signature vibratoire, sont des indicateurs dits globaux qui sont basés sur l'analyse statistique d'un signal temporel. Cependant, les signaux issus de capteurs accélérométriques sont le résultat d'un mélange de sources de vibrations, sources pouvant être attribuées à un ou plusieurs défauts et sont généralement pollués par du bruit. Ce travail présente les trois principales méthodes de débruitage et l'étude de leur influence sur les paramètres scalaires (kurtosis, facteur crête) et ce dans le cadre de la détection de défauts de type écaillage de roulements.

We discuss, in this paper, a common flux-free method for the computation of strict errorbounds for linear and nonlinear finite-element computations. In the linear case, the errorbounds are on the energy norm of the error, while, in the nonlinear case, the concept oferror in constitutive relation is used. In both cases, the error bounds are strict in thesense that they refer to the exact solution of the continuous equations, rather than tosome FE computation over a refined mesh. For both linear and nonlinear solid mechanics,this method is based on the computation of a statically admissible stress field, which isperformed as a series of local problems on patches of elements. There is no requirement tosolve a previous problem of flux equilibration globally, as happens with othermethods.

Ce travail a pour but l’étude du comportement dynamique d’un problème d’interactionfluide-structure. Pour cela, on utilise une méthode semi-analytique basée sur laprojection modale. Les résultats obtenus seront comparés avec une solution numérique,obtenue à l’aide du logiciel Comsol Multiphysics. Le problème étudié estissu d’un dispositif expérimental développé en (Hault-Dubrulle, 2007, Thèse de doctorat).On calcule certains paramètres dynamiques afin de quantifier la séverité d’un choc.