Confined steady flows, which display on-axis or off-axis vortex breakdown, have been numerically studied, with particular attention focused on means of controlling the vortex breakdown bubbles. Firstly, the model flow driven by one end disk of a cylindrical enclosure, which exhibits two distinct on-axis vortex bubbles, has been considered. The resulting computations revealed that, sloping slightly the stationary sidewall, beyond a threshold angle, provided an effective means of removing the secondary vortex structure, and the flow remains steady. Besides, this technique is shown to significantly modify the flow topology which displays off-axis bubbles, induced by the co-rotation of the end disks. Then, the effectiveness of adding a near-axis swirl, as suggested in recent experimental works, has been analysed numerically and found to substantially alter on-axis reverse flows.

L'évaluation d'un implant, en terme de contrôle qualité, ne peut se faire en définitive que par l'investigation clinique. Cette démarche ne devrait pas toucher seulement les nouveaux implants mais s'appliquer aussi à toute modification même légère d'un implant déjà existant et cliniquement éprouvé. L'investigation clinique prospective reste cependant une approche lourde, contraignante et longue. Elle n'est entreprise actuellement que pour de nouveaux implants ou lorsqu'une modification véritablement innovante est apportée à un implant déjà existant [1]. Dans le cadre du développement d'un nouvel implant articulaire et notamment lors de la conception d'une nouvelle géométrie ou lors du choix d'un nouveau procédé de stérilisation, il pourrait être intéressant de posséder un outil de test pré-clinique permettant de prévoir le comportement et les performances de cette prothèse avant d'investir des moyens lourds dans une étude clinique qui reste cependant indispensable à terme. Les essais tribologiques sur simulateurs offrent cette possibilité [2]. Cette étude porte sur la mise au point et la validation d'un simulateur pour prothèses totales de hanche. À travers nos résultats expérimentaux, développés sur tribomètre à trois unités, nous montrons l'importance des effets du procédé de stérilisation, ainsi que le rôle que peut jouer le milieu biologique et les couples de matériaux de friction (tête et cotyle de la prothèse) sur la tenue en service des prothèses totales de hanche (PTH). Les prothèses de hanche de diamètre plus élevé (Ø28 mm) et le choix du couple (CoCrMo/polyéthylène) semblent donner un taux d'usure plus faible, et en conséquence, une meilleure longévité des arthroplasties totales de hanche [3].

The crude oil is a non-Newtonian fluid exhibiting, during its flow, phenomena which cannot be described with the traditional models which consider the fluid as homogeneous. Thus, it is necessary to use or develop a more realistic approach which can take into account the microstructure characteristics of crude oils in the law of behaviour. The application of a non-linear differential model in the case of crude oil flow can not be used. This paper deals with the modelling approach resulting from rheology of the polymer solutions. The Modified Phan-Thien and Tanner model (MPTT) is considered in this paper for an axisymmetric flow in a pipe. The shear stresses calculation with this model is an important step as it allows to study subsequently some important phenomena as the corrosion or the pressure drop which is controlled by the friction factor under turbulent flow conditions. The calculations were about different crude oils and the obtained results are compared to experiments. Some discussions are given.

Cet article discute d'une stratégie pour piloter un essai mécanique en utilisant la corrélation d'images. Un asservissement en cascade est développé en utilisant unalgorithme de corrélation sub-pixel permettant l'évaluation d'unedéformation moyenne dans une région d'étude pour piloter unemachine électro-hydraulique asservie. Une analyse a priorid'incertitude est validée a posteriori avec des mesures obtenueslors d'un essai mécanique. Le système développé est utilisé pourla conduite d'un essai de traction sur acier.

Le développement d'un modèle permettant la prédiction des dimensions de la couche de réaction formée lors de l'élaboration d'assemblages acier–aluminium par mouillage réactif TIG est présenté. La croissance de la phase Fe2Al5 formée à l'interface est régie par les transferts de chaleur au sein de la structure générés par l'apport d'énergie du procédé TIG. Une modélisation du procédé couplée avec la loi de croissance de la phase constituant la couche de réaction permet alors de prédire l'épaisseur et la largeur de cette couche.

Le dimensionnement des structures immergées vis-à-vis des effets d'une explosion sous-marine constitue une exigence forte pour un constructeur de navires militaires. La présente étude s'intéresse à la description de l'interaction entre une coque élastique immergée et une onde acoustique se propageant dans le fluide. En utilisant un modèle linéaire pour le fluide et la structure, il est possible de proposer une description du problème couplé dont la résolution peut être conduite avec une méthode semi-analytique. Les inconnues du problème (pour le fluide : champ de pression incident, champ de pression réfléchi, champ de pression rayonné ; pour la structure : champ de déplacement radial et ortho radial) sont écrites sous la forme d'un développement en série de Fourier de la variable angulaire. L'évolution des différents champs est décrite dans le domaine de Laplace par transformation des équations temporelles du problème couplé. Une application est proposée ici au cas de deux coques couplées par un fluide. La méthode de calcul ainsi proposée est implantée dans un code de calcul MATLAB qui peut ainsi être utilisé en bureau d'études pour le pré-dimensionnement de coques de sous-marins.

This article paper the influence of rails inclination on the behaviour of a railway vehicle in circulation on a curve and on alignment. A comparative study is performed the behaviour of a vehicle which circulates on rails without inclination and another circulating on inclined on rails. This study shows the interest on the inclined rails. The effects of the transverse and longitudinal stiffness of the primary suspension, the angle of inclination rail and the equivalent conicity of the wheels are considered to evaluate the vehicle's behaviour in curve and transverse stability. The simulation of the vehicle moving in curve with inclined rails shows that the transverse displacement of this vehicle decreases if the inclination of the rails increases. Moreover, the stability of a wheelset which circulates on inclined rails is comparable to the stability of a wheelset which circulates on the rail without inclination, and then the stability of the vehicle is preserved.

Une analyse numérique du processus d'évolution de l'écoulement dans le plan axial d'un cylindre d'un moteur à deux soupapes et quatre temps pendant la course d'admission est effectuée en utilisant une méthode d'éléments-finis pour un problème à frontières mobiles. Le domaine de calcul, à géométrie variable, inclut simultanément le conduit d'admission, la région de la soupape et la chambre de combustion. Le mouvement des interfaces entre le fluide, le piston et la soupape a été considéré. La méthode Lagrangienne Eulérienne Arbitraire (ALE) a été utilisée pour décrire les champs aérodynamique et thermique. Deux modèles d'interpolation des vitesses de maillage ont été adoptés : l'un est rattaché au mouvement du piston et l'autre à celui de la soupape. Le processus d'évolution et d'établissement des diverses structures tourbillonnaires et du champ thermique dans le plan axial du cylindre, caractérisé par une chambre hémisphérique et des soupapes latérales, est présenté. Cette étude a montré que la modélisation adoptée conduit à une simulation numérique avec une précision raisonnable en comparaison avec les résultats expérimentaux publiés récemment.

Les verres de silice rompent de manière fragile aux échelles supérieures au micron mais présentent une réponse plastique aux échelles inférieures. Plus particulièrement, ils se densifient de façon irréversible sous des sollicitations de contact. Dans cet article, nous présentons une loi de comportement mécanique permettant de reproduire ce phénomène. Les paramètres matériaux sont identifiés par comparaison entre des résultats de simulations numériques par éléments-finis de l'essai de nanoindentation et des résultats expérimentaux telles que la courbe force-enfoncement et une cartographie de densification obtenue par spectroscopie Raman. Nous utilisons ensuite cette loi pour prédire la distribution de densification obtenue après indentation Vickers tridimensionnelle et indentation Cube Corner. Une simulation numérique de rayure est aussi effectuée permettant d'obtenir une première idée de la densification de ces matériaux sous ce type de sollicitations. Ces différents résultats montrent que la zone densifiée sous ces différents types de chargement est toujours de l'ordre de la taille du contact.

Le présent article traite des interactions fluide/structure dans le domaine des moyennes fréquences. En effet, dans ce domaine fréquentiel, il n'est pas possible de modéliser un système fluide/structure en FEM car la densité modale du milieu fluide est trop importante, ni de le modéliser en SEA car cette modélisation ne serait pas valide. Une méthode hybride FEM/SEA est donc développée : la méthode SEA-like. La méthode SEA-like est une méthode énergétique dont la matrice est calculée avec des méthodes de type "basses fréquences". Les coefficients SEA-like sont calculés avec une condensation dynamique afin de prendre en compte la densité modale importante dans le système. Dans cet article, la matrice SEA-like d'un système couplé plaque/cavité est calculé avec une analyse modale. On obtient alors une expression simplifiée des coefficients SEA-like. La matrice SEA-like est alors validée dans le domaine des basses fréquences avec modélisation FEM du système couplé et dans le domaine des hautes fréquences avec une modélisation SEA du système couplé.

Turbochargers are widely used in Diesel engines as a means of increasing the output power. Most of them are fitted with radial or mixed flow turbines. In applications where high boost pressure is required, radial turbines are replaced with mixed flow turbines with positive rotor inlet blade angle so that they can achieve a maximum efficiency at a lower value of blade speed to isentropic expansion velocity ratio than the usual 0.7 (for radial turbines). This study, performed with the ICEM and CFX softwares of ANSYS, presents a numerical performance prediction of a mixed flow turbine for a wide range of rotational speeds and pressure ratios. The influence of the clearance between the rotor tip blades and the casing on the turbine performances is also investigated. A simulation of the turbine under pulsed inlet flow conditions is also presented.

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.

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.

Ce travail porte sur la réponse temporelle d'une poutre à section et inertie variable, sollicitée par un chargement mobile. Dans un premier temps le chargement est apporté par une masse contrainte de se déplacer sur la poutre sans pouvoir s'en séparer. Dans un deuxième temps, le chargement est apporté par un oscillateur en mouvement sur la poutre. Cette modélisation sera confrontée à d'autres codes de calculs tels que LS-Dyna et SIMBAD. L'application concerne la dynamique des tubes d'armes couplée au projectile pendant son parcours balistique dans le tube. L'exploitation des modèles présentés a pour but d'obtenir une approximation des paramètres de sortie du projectile, lesquels, en constituant les conditions initiales du vol, influencent la dispersion à la cible.

Concernant la pollution particulaire des ambiances, qu'elles soient habitables ou destinées à accueillir une population parfois importante (telles que les grands halls publics, les gares ou lieux de vie), c'est essentiellement l'étude du dépôt des particules ou de leur migration dans l'air, qui a le plus souvent été traité dans la bibliographie. Pour l'instant trop peu d'études ont été consacrées aux aspects de la remise en suspension des particules car de façon générale, qu'il s'agisse d'habitations ou de grands volumes ouverts au public, les vitesses de l'air restent relativement faibles et permettent difficilement d'"arracher" les particules déposées. C'est dans cet esprit que nous avons élaboré en cellule-test, un protocole expérimental pour mettre en évidence ce phénomène. Nos expérimentations permettront une quantification de la contribution de l'activité humaine (déplacement par la marche) dans la remise en suspension de particules initialement sur le plancher. Le paramètre sur lequel nous nous sommes focalisés ici concerne la rugosité du revêtement posé au plancher (même nature mais de rugosité différente). Nos résultats permettront d'une part de caractériser le facteur humain comme une "pseudo-source" de pollution particulaire, et d'autre part, de l'inclure dans la caractérisation particulaire des ambiances.

Cette étude s'inscrit dans le cadre d'une approche globale d'unité d'incinération (four tournant, chambre de postcombustion, traitement des fumées), dont l'objectif est l'identification du comportement aéro-thermo-chimique de l'écoulement réactif au sein de la chambre de postcombustion. Le travail développé ici, dans une démarche d'ingénierie, s'intéresse tout particulièrement à la vérification de la règle des trois T (Température, Turbulence et Temps de séjours) dans l'unité primaire de traitement des fumées. L'étude est menée au travers de simulations numériques en écoulement réactif d'une chambre de postcombustion d'une unité fonctionnant en four tournant de 1,5 MW et consommant un combustible gazeux. Les simulations sont effectuées au moyen du code de calcul Phoenics, en utilisant le modèle de combustion turbulente Eddy Break Up couplé avec le modèle de turbulence K–$\varepsilon $.

Les prothèses de hanche en biocéramique sont résistantes à l'usure mais, du fait de leur fragilité intrinsèque, sont susceptibles de se rompre. Le phénomène de décoaptation, séparation de faible amplitude de la tête et de la cupule, a été mis en évidence lors de la marche, et le choc mécanique en résultant peut fortement augmenter les risques de rupture. Un modèle par éléments-finis a été développé et les résultats ont été exploités afin de simuler l'évolution de la probabilité de rupture de cupules en zircone au cours du temps. Les résultats s'accordent bien avec l'expérience, même si des améliorations sont nécessaires afin de prendre en compte l'érosion des surfaces de contact.

La modélisation et la fabrication des ballons pressurisés stratosphériques longue durée à usage scientifique sont un défi pour le CNES. Ils sont constitués de plusieurs fuseaux en tri-couches PET/PA/PET d'épaisseur 50 µm, assemblés entre eux par des rubans adhésifs en PET de 23 µm d'épaisseur. À ce jour, un problème majeur apparaît lors des missions de vol, se traduisant pour certains ballons par une destruction prématurée. Ce travail porte sur l'étude du comportement mécanique des ballons pressurisés stratosphériques et plus particulièrement sur les assemblages des films polymères constituant le ballon. Dans un premier temps, une campagne d'essais de nanoindentation nous permet d'identifier les propriétés élastiques des matériaux après assemblage, et ce pour deux températures de vol du ballon. Dans un second temps, nous modélisons un assemblage nominal en approche 2D puis 3D. Plus particulièrement, un exemple d'application de la technique de submodeling est présenté à partir de la modélisation d'un défaut de la jonction. Enfin, à l'aide de la méthode des plans d'expériences et de simulations éléments-finis, nous étudions l'influence des paramètres de conception sur la tenue mécanique d'un assemblage type.

La qualité sonore des véhicules constitue aujourd'hui un critère important de conception. Dans ce cadre, la détection de sources acoustiques est une problématique majeure. En effet, si l'analyse du bruit dans une cavité peut être traitée de manière classique (FEM, BEM...), les problèmes inverses posent souvent des problèmes liés à la taille des calculs effectués ou au conditionnement des matrices à inverser. Nous nous proposons ici d'étudier une méthode énergétique simplifiée (MES) qui présente la particularité d'être avantageusement inversible. Le but de la méthode proposée est de parvenir à localiser des sources acoustiques surfaciques à partir de mesures effectuées dans une cavité.

The main issue in the present paper is to comment and illustrate on new acoustic examples the method of analysis of modal series, termed “method of orthocomplement”, that has been recently proposed by the authors to improve the convergence of such series. The general method consists in a direct analysis and transformation of the remainders of ordinary series. It results in a family of “hybrid” modal representations involving an ordinary modal sum of order N, a “quasi-static” term based on the N first modes, and an “accelerated” modal series. Using the transformed modal formulae eliminates the Gibbs oscillations – that are attached in infinite dimensional models to modal boundary discontinuities – and also the consequences of such phenomena on finite element approximations. The method is applied in the present paper to plane waves in acoustic tubes and to 3D acoustic fields inside a car compartment, in view of the synthesis of acoustic receptances or impedances to be used in practical acoustic design. The main technical difficulty being the treatment of singular linear boundary problems or systems of linear equations that arise during the study of closed rigid cavities or tubes, a whole section of the paper had thus to be devoted to pseudo-inversion.