Il existe en mécanique, de nombreuses méthodes de détermination des caractéristiques mécaniques des matériaux (jauges électriques, extensomètres mécaniques...). Les méthodes optiques apportent dans ce domaine un plus, notamment à cause de leur particularité d'être des méthodes de mesure sans contact. Cet article décrit la méthode de diffraction optique des réseaux appliquée à la détermination des caractéristiques mécaniques du polycarbonate, sollicité en traction uniaxiale en température pour des éprouvettes planes et à l'ambiante pour des éprouvettes cylindriques.

Nous présentons dans cet article une étude expérimentale de l'influence de la qualité de l'interface fibre/matrice sur le comportement en traction et en fluage jusqu'à rupture d'un polypropylène renforcé de 40 % en masse de fibres de verre courtes (soit 18,85 % de fraction volumique de fibres). Les essais de traction avec des taux de fibre de 20 et 30 % en masse montrent l'existence d'un plateau pour le matériau avec fibres non-traitées (absence d'ensimage) qui disparaît pour le taux de 40 % en masse. Également, ces essais de traction montrent, pour chaque type d'interface, l'existence de trois zones de comportement pour chaque matériau. La mesure de l'émission acoustique permet de quantifier les différents mécanismes d'endommagement et montre qu'il y a plus d'événements acoustiques pour le matériau avec fibres traitées. Des essais de fluage jusqu'à rupture sont entrepris avec la mesure de l'émission acoustique pour un taux de fibre de 40 % et montrent également plus d'événements acoustiques pour le matériau avec fibres traitées. Finalement on observe, à partir des résultats de l'émission acoustique, l'influence de la nature de la sollicitation sur les mécanismes d'endommagement et on constate qu'il y a plus d'événement lors des essais de fluage jusqu'à rupture.

Une modélisation de l'indentation des structures sandwichs à peaux métallique et âme en nid d'abeille est présentée dans cette étude. Cette recherche s'effectue dans le cadre plus général de l'étude de l'impact basse vitesse/basse énergie sur les structures sandwichs en considérant que l'équivalence statique/dynamique est valable pour les structures et gammes d'impact étudiés. Le point-clef de la modélisation est de pouvoir représenter de manière simple et robuste numériquement le comportement non-linéaire du nid d'abeille à l'écrasement. Afin de décrire de manière plus explicite que dans la littérature les plissements du nid d'abeille constatés expérimentalement, une étude phénoménologique est d'abord réalisée. Il s'avère que le comportement à l'écrasement est piloté par les arêtes verticales de la structure cellulaire. Un modèle analytique simple d'indentation du nid d'abeille seul peut alors être proposé. Il est in fine basé uniquement sur une loi de comportement obtenue par un essai de compression uniforme. Ce modèle permet une très bonne simulation de l'indentation des structures nid d'abeille seules pour diverses géométries d'indenteur. Dans un deuxième temps, l'indentation des structures sandwichs à peaux métalliques et âme nid d'abeille est étudiée. Un modèle éléments finis est proposé dans lequel le nid d'abeille est modélisé par une grille de ressorts non-linéaires verticaux. Les ressorts représentent les arêtes verticales du nid d'abeille. En utilisant la loi expérimentale obtenue lors de l'essai de compression uniforme, il est alors aussi possible de corréler correctement les lois de contact d'essais d'indentation statique de structure sandwich à nid d'abeille NomexTM et à peaux métalliques. Les résultats obtenus par cette approche pourront a priori être étendus au cas des structures sandwichs à peaux composites et à la détermination de la résistance après impact de ces structures.

Cette étude porte sur la fissuration par fatigue des alliages TiAl élaborés par fonderie et par métallurgie des poudres (MdP). L'alliage issu de fonderie présente une microstructure essentiellement lamellaire, tandis que celui provenant de la MdP possède une microstructure majoritairement monophasée γ à grains équiaxes. Afin de mieux comprendre les mécanismes de propagation des fissures dans ces deux microstructures, le champ complet des déformations surfaciques a été mesuré en pointe de fissure au cours d'un essai de fissuration par fatigue. Pour cela, une méthode optico-numérique basée sur l'intercorrélation directe d'images numériques de mouchetis a été utilisée. Les résultats obtenus montrent que l'alliage TiAl à microstructure lamellaire présente une meilleure capacité d'accommodation des surdéformations en pointe de fissure. Ces résultats permettent d'expliquer la meilleure résistance à la fissuration de cet alliage.

Le défaut de fatigue de contact des rails dénommé "head-check" comporte après amorçage une phase de propagation en mode II débouchant soit sur une bifurcation fatale, soit sur un blocage de la fissure. Pour prévoir au cas par cas les conditions qui peuvent conduire à l'une de ces issues, une modélisation de la fissuration en mode II est nécessaire. Dans cette étude, nous montrons que la méthode des dislocations est idéale pour établir les ΔKII qui permettent de décrire le comportement de la fissure en utilisant les paramètres de la loi de Paris. Nous analysons ainsi notamment l'effet de proximité dans le cas de paires de fissures, le rôle du frottement entre les faces de celles-ci et sa synergie avec les contraintes résiduelles.

La compréhension du phénomène de la rupture des matériaux nécessite des études approfondies des phénomènes d'amorçage et de propagation des fissures qui, en général, prennent naissance dans les zones de fortes concentrations de contraintes dues aux effets géométriques ou métallurgiques. La connaissance de la distribution des contraintes au voisinage des différentes zones a une importance pour l'analyse de la variation du facteur de concentration de contraintes en fonction de leurs géométries. Ceci permet aussi d'expliquer le phénomène d'amorçage d'une rupture et de quantifier le facteur d'intensité de contraintes (FIC) en fonction de la géométrie de l'entaille et de la longueur de la fissure. Dans cette étude, on a essayé de modéliser par l'application de la méthode des éléments finis (MEF) l'effet de la présence d'une entaille et d'une inclusion sur le comportement d'une structure.

À partir d'un modèle de transport d'eau en milieu biphasique et élastique [I. Mrani, J.-C. Bénet, G. Fras, Transport of water in a biconstituant elasticmedium, Appl. Mech. Rev., special issue on Mechanics of swelling 48 (1995) 717–721], on examine dans cette étude les risques de fissurationsinduites par la redistribution d'eau dans un échantillon de forme cylindriqueaprès séchage. La résolution numérique de l'équation de transport de l'eau et del'équation d'équilibre mécanique donnent accès à l'évolution de la teneur eneau, de la déformation et des contraintes dans le milieu. On s'intéressera àl'état du matériau pendant les phases de séchage, de refroidissement et destockage. À l'issue de cette étude, les risques de fissuration sont analyséspour différents scénarios de séchage, qui déterminent l'évolution de l'étathydrique pendant le stockage.

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.

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.