Les électrobroches UGV sont des systèmes complexes et fortement sollicités qui sont la cause de frais d'exploitation élevés : défaillance prématurée initiée par des incidents d'utilisation (chocs, surcharges) ou provoquée par une fuite de fluide de coupe ou de refroidissement ; dégradation du cône et des éléments de serrage des porte-outils ; dégradation des roulements... Le problème a été étudié conjointement par le LSIS, le LARAMA, COMAU et PCI. Une analyse statistique a été conduite, conjointement à une analyse technologique. La première visait à déterminer les causes principales de défaillance et la deuxième, à identifier les éléments les plus sensibles et les plus critiques. Cet article présente le point de vue statistique ainsi que les orientations de travaux qui en ont résulté, visant à évaluer l'évolution de la dégradation par des mesures in situ, afin de déclencher les interventions de maintenance à bon escient.

Le fonctionnement optimal des joints d'étanchéité à faces radiales impose que les faces de frottement soient séparées par un film lubrifiant pour éviter l'usure, mais celui-ci doit être aussi mince que possible pour limiter la fuite. Ce compromis nécessite l'équilibrage précis des forces exercées sur l'anneau flottant du joint. Cet équilibre est principalement contrôlé par la déformation thermo-élastique des faces qui est de l'ordre de grandeur de l'épaisseur du film lubrifiant (quelques micromètres). Il est donc important de modéliser le comportement thermoélastohydrodynamique (TEHD) du joint en particulier pendant les périodes transitoires durant laquelle des instabilités peuvent survenir. Le modèle étudié comporte deux anneaux alignés ayant un degré de liberté axial. Les faces sont très légèrement coniques. La température dans les anneaux ne varie que dans la direction axiale. La vitesse de rotation du rotor suit une loi de démarrage exponentielle. La vitesse et la pression dans le film lubrifiant sont obtenues par la résolution analytique de l'équation de Reynolds. Le champ de température unidimensionnel dans les anneaux est déterminé par l'équation de la chaleur. Cette équation est résolue numériquement, par différences finies, au moyen d'une méthode implicite d'intégration. La déformée des faces est établie analytiquement en fonction de la variation axiale de la température dans les anneaux. À chaque pas de temps l'équation de l'équilibre axial permet de déterminer la distance des centres des faces. Les résultats d'une étude paramétrique sont ensuite présentés.

Une étude de l'écoulement dans une soupape de décharge de turbocompresseur de suralimentation, est présentée dans ce travail. Une modélisation numérique tridimensionnelle de l'écoulement turbulent à travers la soupape a été entreprise en s'appuyant sur la résolution des équations de Navier-Stokes et d'énergie couplées à un modèle de turbulence de type k−ε. Cette modélisation a permis de fournir une connaissance fine des structures de l'écoulement à travers la soupape, et de prédire ses courbes caractéristiques de fonctionnement. À partir des résultats locaux de l'écoulement, le coefficient de débit de la soupape a été déterminé en fonction de sa levée. De même, à partir des données géométriques de la soupape, une modélisation analytique a été établie, en vue de donner le débit en fonction du taux de détente. Pour valider aussi bien le calcul par voie de simulation numérique que celui fourni par l'approche analytique proposée, nous avons utilisé un banc d'essai équipé d'un turbocompresseur à soupape de décharge pour automobile. La comparaison des courbes caractéristiques de fonctionnement obtenues à partir de notre travail avec celles des travaux expérimentaux antérieurs, a montré une bonne concordance.

Ce travail porte sur l'utilisation du verre comme véritable matériau de structure et concerne plus particulièrement le calcul des contraintes résiduelles de trempe autour des zones d'assemblage par insertion d'un connecteur métallique au sein de plaques trouées et chanfreinées pour la prédiction de la résistance de tels assemblages.Des simulations numériques par la méthode des éléments finis du procédé de trempe sont menées pour le calcul des contraintes transitoires et résiduelles près des bords de plaques de verre (calculs 2D) et près de trous chanfreinés (calculs 3D). Le verre est considéré comme un matériau viscoélastique, le modèle de Narayanaswamy est utilisé, il prend en compte les phénomènes de relaxation de contraintes d'origine visqueuse et structurale. Une difficulté provient de la description correcte des transferts de chaleur pendant la trempe qui est d'importance majeure pour la prédiction des contraintes résiduelles. La convection forcée due au soufflage de l'air et le rayonnement sont modélisés, le caractère semi-transparent du verre est pris en compte. Les coefficients de convection forcée dans les zones bords sont identifiés expérimentalement. Les résultats de prédiction des contraintes résiduelles de trempe sont comparés à des résultats de mesures photo-élastiques. Ce travail permet l'optimisation de la géométrie de la plaque de verre pour un renforcement maximal dans la zone d'assemblage.

Depuis la présentation publique de la première machine-outil à structure parallèle à Chicago en 1994, peu d'études ont été rendues publiques quant à leurs potentiels en usinage, de même que peu de machines réalisent actuellement des opérations d'usinage dans l'industrie. L'objectif de cette étude est d'analyser les potentialités de ces machines en usinage, et en particulier en usinage à grande vitesse de formes complexes. Pour cela, une méthode de mesure, précédemment testée et validée sur des machines sérielles et basée sur l'exploitation des sorties des codeurs de la machine, a été utilisée. Des essais ont été réalisés sur cinq machines sérielles et quatre machines parallèles, ce qui a permis de dresser un premier bilan. À l'heure actuelle, il a été montré que les machines parallèles peuvent produire des résultats intéressants en terme de temps d'usinage et de précision, et que les paramètres CN et FAO ont une influence non négligeable sur la "qualité" de la pièce finale. Il devient donc impératif de développer des procédures génériques afin de tester la réelle aptitude de chaque machine. Le simulateur qui a été développé précédemment au sein de notre équipe pour les machines sérielles est complété pour l'analyse des machines à structure parallèle.

On observe souvent dans la nature que l'ascension ou la chute d'un corps peut présenter des mouvements oscillatoires (spirale, zigzag) ou plus désordonnés. Nous nous sommes penchés sur les causes des instabilités du mouvement d'un corps en ascension sous l'effet de la gravité, dans un fluide au repos.Nous avons conduit une étude expérimentale des mouvements oscillatoires de corps légers montant librement dans un fluide peu visqueux.Des résultats originaux concernant la cinématique de cylindres minces sont présentés ici pour une large gamme de nombres d'Archimède (flottabilité sur effets visqueux) et du rapport de forme (diamètre sur épaisseur).Nous avons analysé les oscillations de la vitesse et de l'orientation des cylindres (fréquences, amplitudes et différences de phases), ce qui a mis en évidence l'effet crucial du rapport de forme dans le couplage entre la translation et la rotation.

La modélisation d'une transmission par engrenages simple étage en mouvement permanent par un système à 2 degrés de liberté a permis de mettre en évidence un mode de corps rigide et un mode élastique. Le mode de corps rigide traduit la condition cinématique de roulement sans glissement et la condition de transmission de mouvement. Le mode élastique est la conséquence directe de l'élasticité des dents qui est à l'origine de l'erreur de transmission. La variation périodique de la raideur d'engrènement lors de la rotation constitue une source d'excitation interne pour la transmission. La détérioration d'une ou de plusieurs dents affecte la raideur d'engrènement et influe par conséquent sur le comportement dynamique de la transmission. Le but de cette étude est de simuler un type de défaut localisé sur une ou plusieurs dents ou bien réparti sur toutes les dents de façon à décrire approximativement un début de fissure, un écaillage, ... L'analyse de la réponse dynamique a permis alors de déterminer qualitativement l'influence de ce défaut. Des méthodes de détection appropriées au type de défaut sont utilisées. Il s'est avéré que pour les défauts localisés, la méthode du cepstre est très utile tandis que la méthode spectrale reste valable pour les défauts répartis.

Cavitation erosion is a current wear type in hydraulic turbines, on pump impellers, on ship propellers, valves, heat-exchanger tubes and other hydraulic structures in contact with high-velocity liquids subjected to pressure changes. Much effort has been done to optimise the design and operating parameters in order to avoid cavitation wear for the equipment. But, this type of wear has also been observed in mechanical devices which such as plain bearings, seals, orifices in which fluid goes through severe restrictions. Cavitation damage may occur when surfaces in contact with fluid are subjected to vibrations, e.g.: water-cooled Diesel-engine cylinder liner. Sometimes, cavitation can initiate other types of wear such as adhesion or abrasion because of wear particles produced at the friction interface, making the failure analysis more difficult.Cavitation wear mechanisms were showed through three industrial examples. The first one is a hydrodynamic plain bearing which was heavily damaged by cavitation wear due to flow instability. The second one concerns a low speed translating plain bearing. Firstly, abrasion traces were observed on the contact surface. But a deeper study showed that solid particles produced by cavitation wear had been the main cause of the abrasion wear. The last example presents several cases of cavitation damage in oil lubricated plain bearing observed in medium/slow speed diesel engine for marine or power station applications. Because of fluctuation of radial force from crankshaft and instability of lubricant flow, variation of oil pressure can be sufficient to produce bubble inception, collapse and microjet formation process.

L'objet de cet article est de présenter une méthode automatique, robuste et multicritère, d'optimisation de forme en aérodynamique automobile. Cette méthode est appliquée à l'optimisation du coefficient de traînée (Cx) d'une forme simplifiée de véhicule et paramétrée par les angles de lunette, de diffuseur et de rétreint. Dans un premier temps, un algorithme, basé sur la méthode stochastique des algorithmes génétiques, est développé. Ces méthodes présentent l'avantage d'être globales et multicritères mais possèdent un temps de convergence prohibitif vers la solution optimale. Pour pallier ce problème, une procédure d'évaluation approchée, basée sur les réseaux de neurones, est couplée aux algorithmes génétiques. Une étude numérique est réalisée sur la forme simplifiée de véhicule précédemment décrite, dans le but d'une part, de minimiser le coefficient de traînée de la forme étudiée et d'autre part, d'estimer le gain en temps de convergence apporté par la nouvelle méthode proposée.

Cet article traite de l'influence particulière du jerk sur le comportement dynamique d'un système de positionnement à grande cadence. Le robot cartésien 3 axes, utilisé comme support d'étude, est destiné au déchargement des presses à injecter le plastique. Dans ce type d'application, les critères de performances privilégiés sont la rapidité de mouvement et l'amplitude des oscillations liées aux modes de structure sollicités par la dynamique rapide du positionnement. Les performances d'une loi de mouvement à jerk contrôlé sont évaluées à partir d'un modèle analytique du système. On démontre que ce paramètre permet, d'une part, de maîtriser le comportement vibratoire des axes et, d'autre part, de conserver un temps de cycle acceptable en agissant sur les gains de boucle. Enfin, des essais expérimentaux viennent confirmer les résultats théoriques.

Nous présentons une analyse modale d'une structure industrielle couplée avec un fluide, en utilisant les techniques numériques de calculs couplés fluide/structure. Compte tenu de la nature axisymétrique de la géométrie et de la nature non axisymétrique des équations de couplage, la modélisation du problème est réalisée au moyen d'éléments finis axisymétriques développés en série de Fourier. Un code de calcul est implanté dans Matlab pour permettre l'analyse modale de la structure. Différentes formulations du problème sont comparées ; les résultats de calcul Matlab sont comparés avec les résultats de calculs obtenus avec le code généraliste Ansys. Les développements mis en œuvre pour cet exemple seront à terme intégrés dans le code Ansys pour l'étude de problèmes couplés en pression/déplacement avec développement en série de Fourier.

La séparation de la phase huileuse à partir d'effluents huile-eau comportant des émulsions secondaires est très difficile par les procédés traditionnels et nécessite l'emploi de l'ultrafiltration. Des émulsions huile-eau contenant 2 et 4 % d'huile ont été ultrafiltrées à l'aide d'un prototype de filtration dynamique comportant un disque tournant à grande vitesse près d'une membrane de 50 kDa de 190 cm2 de surface. La turbidité de la solution initiale à 4 % (21 900 NTU) chute à 2 NTU dans le perméat après 15 min de filtration, ce qui représente une rétention de 99,5 % de l'huile. Les flux de perméat augmentent avec la vitesse de rotation du disque pour atteindre environ 90 l.h-1.m-2 à 2000 tr.min-1 à 24 °C. L'ajout d'ailettes de 6 mm de hauteur permet de doubler le flux de perméat à la même vitesse. Les microémulsions sont constituées de 4 à 20 % de cyclohexane, 0,5 à 16 % de 2-butanol et de 0,25 à 8 % de dodecyl sulfate de sodium (SDS) dans de l'eau pure. Les flux de perméat, très élevés (200 l.h-1.m-2) à 2000 tr.min-1 avec un disque lisse pour la solution la plus diluée chutent à 15 l.h-1.m-2 pour la plus concentrée. L'ajout d'ailettes permet de doubler ces flux.

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.

Le comportement mécanique des renforts tissés utilisés dans les composites est fortement influencé par l'assemblage par tissage des mèches chaîne et trame. La rigidité principale du tissé est celle de tension. Le comportement en tension est non-linéaire compte tenu des liaisons entre les deux réseaux qui conduisent à des non-linéarités géométriques locales. Ce comportement en tension est analysé dans le présent travail par des essais de traction biaxiale et des simulations 3D de la maille élémentaire. La rigidité de cisaillement dans le plan des renforts tissés est faible jusqu'à un angle limite. On montre par des mesures optiques que ceci correspond à une phase de rotation de corps rigide de chaque mèche. Une deuxième phase correspondant à un blocage et un écrasement latéral des mèches conduit à des rigidités beaucoup plus fortes. On présente deux formes simplifiées de l'équation de la dynamique ne prenant en compte que les travaux virtuels de tension d'une part et de tension cisaillement d'autre part. On montre sur un exemple de simulation d'emboutissage d'un renfort tissé que la prise en compte du cisaillement est importante si l'on dépasse un angle limite.

Ce papier relate certains faits expérimentaux relatifs à l'usinabilité à grande vitesse des couches de rechargement base-nickel pour la fabrication d'outillages de travail à chaud. L'étude part des examens métallurgiques des couches rechargées et s'étend aux facteurs limitatifs de la coupe observés lors des essais de rainurage instrumentés. La limitation principale de ces rechargements à la coupe est liée à leur structure métallurgique fortement hétérogène. Cette hétérogénéité consiste en un réseau dendritique (phase-nickel ductile) séparé par une dispersion interdendritique fragile (phase-carbures et phases finement ou grossièrement précipitées). Ceci se traduit en usinage par un écrouissage superficiel élevé à l'origine ensuite d'une usure prématurée des outils de coupe. Cette dégradation est dominée par une adhésion entretenue du copeau (frottement sec collant) conduisant à des entailles ainsi qu'un écaillage très sévères de l'outil de coupe consécutif à un effritement du matériau de coupe.

Concevoir une CN pour machine-outil selon une structure à architecture ouverte permet d'en améliorer la flexibilité en autorisant l'intégration de modules spécifiques. Dans ce contexte, l'article envisage en premier lieu l'ajout d'un module de commande d'axe basé sur une stratégie prédictive avancée. Cette stratégie incluant une anticipation en boucle fermée s'avère particulièrement performante en termes de suivi de consigne et de facilité d'implantation. Considérant le centre d'usinage MIKRON, des tests réalisés en simulation avec cette structure de commande, et comparés aux essais effectués avec une commande classique, valident l'apport de ce module. Une deuxième étape examine ensuite les perspectives apportées par l'intégration d'un module avancé de génération de consignes pour trajectoires d'usinage surfacique.

Le calcul de structures mécaniques est un outil d'aide à la conception aujourd'hui largement utilisé. Quelle que soit la méthode de calcul de structures utilisée, l'adaptation du modèle de conception (géométrie, données technologiques, spécifications fonctionnelles) en un modèle de comportement spécifique au calcul de structures est une étape nécessaire nommée idéalisation. Cette étape particulièrement critique repose principalement sur l'expertise de l'analyste. Cet article propose une méthode d'aide aux choix d'idéalisation d'un modèle CAO en un modèle de comportement. La méthode proposée peut aider un analyste à effectuer ses choix d'idéalisation en respectant la qualité, le coût et les délais de simulation du système analysé. Elle est basée sur l'exploitation de résultats obtenus sur des calculs de référence, jugés similaires au calcul à traiter.

La démonstration de la sécurité des structures aéronautiques repose sur des calculs de scénarii de fissuration en fatigue. Les calculs de propagation doivent prendre en compte la présence éventuelle de contraintes résiduelles qui sont induites par les procédés d'assemblage des pièces. Les alésages des jonctions de fuselage sont concernés par cet aspect. Une approche prévisionnelle de la fissuration en fatigue des alésages expansés et montés en interférence est présentée. L'approche est validée sur des essais représentatifs des cas de service. Une application de l'approche à des calculs d'aide à la conception est présentée.

Début 2002, le réseau de distribution de Gaz de France représentait plus de 155 000 km de canalisations dont plus de 95 000 km étaient constitués de polyéthylène, cette part étant en constante augmentation par rapport aux matériaux métalliques traditionnels. Même si les canalisations les plus anciennes ont été posées au milieu des années 70, le retour d'expérience montre une excellente tenue dans le temps du polyéthylène, dans des conditions normales de mise en œuvre et d'exploitation.Dans un souci constant d'amélioration de la qualité et de la sécurité de la chaîne des ouvrages gaz en polyéthylène, Gaz de France a mis en place un système d'assurance qualité devant permettre d'éviter toute dérive dans la réalisation de ses réseaux, depuis la fabrication des résines, tubes et accessoires, jusqu'à l'exploitation des canalisations sous 4 ou 8 bar de pression.Ce système d'assurance qualité repose sur un ensemble d'outils et de méthodologies qui se mettent en place progressivement. Le Guide de prévention, évaluation et traitement des endommagements, qui constitue l'un de ces outils, a été élaboré fin 1999 dans le but de mettre à disposition un ouvrage de référence destiné à sensibiliser la profession aux risques et aux conséquences des endommagements subis par les canalisations PE dans des conditions de fabrication, de stockage, de manutention, de pose ou d'exploitation incorrectement maîtrisées.

Depuis 1992, le SPCTS propose en téléchargement sur le réseau Internet (autrefois Minitel) la base de données et de calculs thermochimiques T&TWinner (Thermodynamique & Transport sous Windows). Ce logiciel convivial et ergonomique permet à tous de simuler les réactions chimiques à l'équilibre thermodynamique. Les algorithmes de calculs utilisés, ont été choisis en raison de leurs robustesse, précision et rapidité afin d'évaluer les propriétés thermodynamiques de systèmes complexes ou les coefficients de transport de la phase gazeuse. Ceux-ci estiment ainsi de façon particulièrement performante les nombres de moles d'espèces extrêmement minoritaires, ce qui est précieux pour prévoir la présence de traces toxiques dans les processus de synthèse chimique ou de pyrolyse. Un bilan de flux de grandeurs échangées peut être effectué, après le calcul des coefficients des grandeurs de transport. Ainsi la viscosité représente les échanges de quantité de mouvement, la diffusion représente les échanges de matière et la conductivité thermique les échanges de chaleur.