Cette étude explore l'utilisation des techniques de Machine Learning pour la classification de l'état d'outils en usinage. Une analyse spectrale singulière (ASS) pseudo-locale des signaux vibratoires relevés sur le porte-outil, couplée à un filtrage passe-bande a permis la définition et la mise en évidence d'indicateurs très sensibles à l'évolution de l'état de l'outil. Ces indicateurs sont définis à partir des sommes des raies spectrales des signaux reconstruits par ASS et de leurs résidus, dans des gammes de fréquence judicieusement choisies. Les taux de reconnaissance de l'usure sont très bons et dépassent les 80 %. Cette étude met en évidence deux aspects importants : la forte richesse en information des composantes hautes fréquences des signaux vibratoires et la possibilité de s'affranchir du bruit inutile par la combinaison de l'ASS et d'un filtrage passe-bande.

L'essai de multifissuration consiste à étudier le réseau de fissures formé dans un revêtement. Le dispositif de flexion 4 points est retenu. Le nombre et la position des fissures sont relevés par microscopie optique en fonction de la déformation. Un traitement statique prenant en compte le caractère aléatoire de la rupture fragile et l'ordonnancement du réseau de fissures sous l'effet de la relaxation de contrainte permet de déterminer deux paramètres fondamentaux: la densité de probabilité de rupture (DPR) qui mesure la fragilité apparente et la taille de la zone relaxée (TZR) dont la valeur renseigne sur la qualité de l'interface entre le revêtement et le substrat pour donner une indication sur l'adhérence. La partie expérimentale concerne plus particulièrement l'étude de films d'alumine (Al2O3) déposés par RMPECVD (Remote Microwave Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) sur un substrat d'acier inoxydable (316L). Des corrélations entre paramètres de dépôt, préparation de surface et caractéristiques des films sont dégagées. La modélisation de l'essai à l'aide du code Abaqus® permet de visualiser la répartition des contraintes et de mettre en évidence l'influence de la présence de fissures.

Ces descriptions schématiques d'actions de Recherche et Technologie, sont situées dans un parcours collatéral en relation avec les débuts des projets Ariane. Elles ont été conduites à l'aide de groupements interdisciplinaires dont les GdR du CNRS, et comportant des acteurs scientifiques, enseignants-chercheurs, ingénieurs, technologues et industriels. La démarche technologique et industrielle de construction est présentée à l'aide des fonctions techniques en mécanique. L'objet technique est visé, à partir de conditions initiales des objectifs affichés comme projet, par la mise en œuvre des flux d'énergies, de produits, d'acteurs, et d'informations industrielles. Ceci s'associe à la maîtrise du comportement en utilisation effective et à l'utilisation des connaissances exprimées par la recherche et l'enseignement. On incorpore donc au long du déroulé opératoire des repères, lieu de couplages amont/aval et aval/amont.

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.

Le soudage est une des techniques d'assemblage les plus utilisées dans les secteurs de l'aéronautique, de l'automobile et de la construction navale. Un des principaux enjeux industriels est de limiter l'utilisation des outils de bridage de façon à réduire le coût et faciliter l'automatisation des lignes d'assemblage. Une façon de répondre à cette demande est de chercher à optimiser le procédé de soudage et la séquence de soudage. Cependant, l'optimisation expérimentale nécessite la mise en place de prototypes et de mesures coûteuses qui limitent le nombre de solutions pouvant être étudiées.La simulation par éléments-finis peut être utilisée à cette fin, cependant elle est rendue difficile car, d'une part, elle met en jeu des phénomènes physiques complexes et, d'autre part, alors que des modèles locaux de la soudure sont généralement suffisants pour prédire les contraintes résiduelles, des modèles globaux sont nécessaires pour évaluer les distorsions.Une approche locale/globale [Ph. Mourgue et al., Proc. of EUROPAM'2000, 10th Int. Conf. and Exhibition on Virtual Prototyping by Numerical Simulation, Nantes, France, 2000., p. 9] a ainsi été développée pour déterminer les distorsions résiduelles de soudage des structures de taille importante. Cette méthode consiste à calculer les déformations plastiques sur un modèle local et à les projeter ensuite sur un modèle global. Les distorsions dues au soudage sont alors obtenues par une simple analyse élastique. Dans cet article, le principe de l'approche locale/globale est tout d'abord présenté. On s'intéresse ensuite à la définition du modèle local en terme de taille et de conditions aux limites à lui appliquer.

Dans ce travail, nous présentons les premiers résultats de simulations numériques du test de rayure sur matériaux massifs. Nous avons supposé des lois de comportement de type G'Sell–Jonas, identifiées expérimentalement par indentation pour deux matériaux polymères PMMA et CR39. Nous avons modélisé la rayure générée par un indenteur sphérique de rayon R pour différents rapports a/R (avec a, le rayon de contact), pour un facteur de frottement adhésif local supposé constant µloc = 0,3. Pour un rapport a/R = 0,3, nous avons étudié l'influence du frottement adhésif local avec µloc compris entre 0 et 0,4. Les résultats obtenus par analyse numérique confirment en grande partie les observations expérimentales obtenues à l'aide de la machine de micro-rayage. Nous montrons un couplage fort entre déformation plastique sous l'indenteur, frottement, et morphologies du contact. Il est possible d'estimer en fonction des conditions de rayage, une déformation plastique moyenne représentative de la nature du contact. La déformation plastique moyenne apparaît comme une fonction complexe, dépendant du rapport a/R, du frottement local µloc et de la rhéologie du matériau, notamment son écrouissage. Enfin, en fonction des conditions de rayage (a/R, µloc) modélisées numériquement, il existe une relation unique entre la déformation plastique moyenne et des paramètres décrivant la géométrie du contact entre l'indenteur et la surface rayée, caractérisant le retour élastique à l'arrière de l'indenteur ou encore le bourrelet frontal.

La problématique de récupération d'énergie vibratoire est de plus en plus d'actualité. Cette étude fournit des éléments nécessaires à l'optimisation d'une contre-réaction électromagnétique pour la conversion d'énergie vibratoire en énergie électrique. La structure étudiée est une poutre encastrée-libre excitée autour du premier mode de flexion. Un convertisseur, de type électromagnétique sans contact, est placé dans une boucle de rétroaction passive. Pour étudier l'influence des différents types de rétroaction sur les énergies fournies et dissipées, un modèle numérique a été développé, ainsi qu'un modèle analytique simple, créé à partir du caractère mono-dimensionnel du problème. Dans le cas d'un circuit purement résistif, l'étude des énergies disponible et dissipée conduit à l'identification de trois points de fonctionnement intéressants : d'une part celui qui maximise la conversion d'énergie, d'autre part deux points conduisant à des énergies prélevées maximales pour une force d'excitation donnée. Comme ces points sont distincts, les problématiques de récupération d'énergie et d'amortissement sont donc différentes. Ces résultats analytiques et numériques sont confirmés par l'étude expérimentale.

Cette analyse qui s'inscrit dans le cadre d'un projet de recherche AFFISA (Airbus Front Fuselage Innovative Structural Approaches) a pour objectif d'étudier la faisabilité d'un moyen d'essais permettant de tester des structures de fuselage double courbure représentatif avion (pointe avant et cône arrière d'avion). En effet, aucun moyen de ce type n'existe actuellement supporté par des analyses éléments-finis, le comportement de la structure soumise à des efforts mécaniques et de pression a été étudié. Notre attention s'est principalement focalisée sur le chargement en compression (et traction) qui pose certains problèmes du fait de la spécificité de la double courbure. Cette étude se terminera par la proposition de deux concepts de moyen d'essais brevetés.

Les pièces travaillant en contact finissent par se dégrader par suite du phénomène d'usure. De ce fait, elles exigent un matériau à hautes caractéristiques des couches superficielles et une gamme de fabrication très poussée. Le galetage et le brunissage peuvent conférer au matériau un nouvel aspect de surface tant sur le plan micro-géométrique que physique. Ce travail a pour objectif de préciser par comparaison, les effets des deux procédés. Par ailleurs les influences des divers paramètres du régime de formage sur la rugosité et sur la dureté ont été étudiées. Les résultats obtenus montrent que le nouvel aspect de surface requis est d'un indice technico-économique appréciable. Les couches superficielles traitées se comportent à la fois comme des surfaces rectifiées (Ra = 0,22 à 0,9 $\mu $m) et écrouies (HRB = 87 à 90). Ces effets optimaux se déduisent d'un régime de travail spécifique à chaque caractéristique et à chaque procédé. Ceci permet une amélioration d'environ 98 % de la tenue à l'usure de ces couches et de les classer comme des surfaces rodées.

Dans la perspective d'une simulation numérique de type éléments-finis, les auteurs présentent la caractérisation thermomécanique d'alliages ternaires (92,5Pb-5Sn-2,5Ag et 95,5Pb-2,5Ag-2Sn) utilisés dans l'industrie électronique. Au travers d'essais de flexion trois points sur DMA, la présente étude fait ressortir une forte dépendance à la température et à la vitesse de sollicitation du module sécant, de la limite d'élasticité et de la résistance à la rupture. La plage de températures scrutée allant de +35 à +125 °C et concernant la vitesse de sollicitation, cette dernière fut choisie entre 0,1 à 10 N.min-1. Cette forte dépendance à la température des trois grandeurs précitées se caractérise pour le module sécant par une perte de 40 à 70 % par rapport à sa valeur initiale, de 40 à 60 % concernant la limite d'élasticité et de 40 à 45 % pour la résistance à la rupture lorque la température passe de +35 à +125 °C et pour une vitesse de sollicitation passant de 0,1 à 10 N.min-1. Concernant l'influence de la vitesse de sollicitation, on observe que le module sécant grimpe de 35 à 55 %, que la limite d'élasticité progresse de 20 à 50 % et que la résistance à la rupture augmente de 15 à 35 % lorsque la vitesse de sollicitation passe de 0,1 à 10 N.min-1 et pendant que la température passe de +35 à +125 °C.

Cet article présente un élément de coque bilinéaire enrichi, adapté à la modélisation des tôles soudées par points de soudure électrique, et implémenté sous Abaqus. L'élément de base est un élément de Simo-Rifaï en petits déplacements et en élasticité linéaire. La modélisation proposée des points de soudure s'inspire des méthodes de modélisation d'inclusion dans un milieu infini par éléments-finis étendus. Le point de soudure est considéré comme quasi ponctuel dans le milieu continu 2D de la tôle ; les fonctions d'enrichissement de l'espace d'approximation des déplacements représentent les modes de déformation locaux des tôles autour des points de soudure, et permettent de représenter correctement les déformées de tôles assemblées sans avoir à mailler les points de soudure. Des exemples démontrent la possibilité de calculer des assemblages de tôles maillées indépendamment.

La fiabilité des matériels mécaniques est largement conditionnée par les caractéristiques propres à chaque système, à ses conditions d'utilisation, son environnement... De plus, les mécanismes de dégradations comme la fatigue et le stress créent des phénomènes de vieillissement. Les bases de données de fiabilité, en fournissant des taux de défaillance génériques et constants, ne permettent pas de prendre en considération ces particularités. L'utilisation de telles bases entraîne par conséquent de grandes incertitudes quant aux résultats des évaluations fiabilistes. Nous proposons dans cet article une modélisation des taux de défaillance, fonction du temps, qui prend en compte les facteurs d'influence. Une application permet de valider le modèle.

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.

Les antennes paraboliques ultra légères des satellites de télécommunication, sont fabriquées en matériaux composites à partir de coques multicouches très minces obtenues par tissage. Pendant la première phase de vol du lanceur, lors de la traversée des premières couches atmosphériques, les excitations vibro-acoustiques dues au système de propulsion et aux forces aérodynamiques sont les plus critiques. La charge acoustique de type aléatoire induite sur la structure de l'antenne, devient alors très importante et peut provoquer des dommages aux structures et aux équipements. Pour réduire les charges acoustiques, les concepteurs utilisent des coques micro-perforées pour permettre à la structure de "respirer" et de réduire ainsi la charge acoustique. Le dimensionnement et l'optimisation de ces structures nécessitent des outils de calcul numérique. La prise en compte de la perforation du matériau pour le calcul de la charge induite par l'excitation acoustique aléatoire n'est pas classique. L'objet de cette étude est de proposer un modèle d'impédance locale représentatif de la micro-perforation pouvant être utilisé dans un code de calcul vibro-acoustique.

Cet article propose d'analyser l'usinabilité en tournage d'un acier martensitique en fonction de la vitesse de coupe par observation topographique de la surface. Nous décrivons d'abord une méthodologie pour chercher le paramètre de rugosité le plus pertinent afin de caractériser l'influence de la vitesse de coupe sur la topographie de la surface obtenue. La moyenne des pentes du profil permet d'estimer une vitesse critique qui correspond à une transition de régime dans le mode d'usinage. Elle met également en évidence l'influence de la vitesse de coupe à l'intérieur de chacun de ces deux régimes, ce qu'un critère plus conventionnel tel que le Ra ne permet pas de différencier. Dans une deuxième partie de cette étude, l'usinabilité est analysée en utilisant la théorie du chaos. Partant de la topographie de la surface usinée, nous développons une méthode originale pour construire un attracteur qui s'avère être bidimensionnel. La construction de cet attracteur résulte de deux fonctions : la première caractérise l'effet de l'écrouissage dû à la coupe et la seconde l'effet de l'adoucissement thermique. À basse vitesse de coupe, ces deux mécanismes deviennent intimement liés et l'attracteur possède un point fixe : la coupe s'effectue par écrouissage généralisé. Au-delà d'une vitesse critique, l'attracteur présente deux états indiquant l'apparition d'une instabilité de coupe. Deux régimes  se succèdent : l'écrouissage par cisaillement localisé puis l'adoucissement causé par l'élévation de température. Cette instabilité est confirmée par une augmentation de la dimension fractale avec la vitesse de coupe du profil reconstruit d'après l'attracteur.

Nous proposons dans cet article une méthode d'essai accéléré applicable pour des systèmes mécaniques complexes dont la durée de vie ne peut être exprimée par une relation analytique du niveau de sollicitation. Dans de tels cas, une approche numérique peut rester envisageable. Il s'agit alors d'ajuster le modèle numérique à partir de tests sévérisés au cours desquels les défaillances apparaissent plus rapidement qu'en conditions nominales. Il est ainsi possible de prévoir à partir d'essais très courts des défaillances susceptibles d'apparaître après une longue période d'utilisation. Cette méthode est mise en œuvre dans le cas de sollicitations en fatigue, l'endommagement cumulé conduisant à la rupture ne pouvant être modélisé que par un code numérique en éléments-finis.

Herein we develop a creep test method for characterizing nonlinear viscoelastic behaviour of an elastomer through weak deformation. This approach is based on an expanded Schapery model. Short term creep tests at various stress levels were performed upon specimens composed of a synthetic elastomer. A method to predict the long term creep behaviour using short term creep tests is presented. Experimental results and theoretical predictions are compared.