The sheet metal forming by shearing is one of the most used processes in industries. The reliability of the obtained parts depends on geometrical parameters (shape of the tools, punch radius, clearances, velocity...) and materials properties (metal behavior, friction...). In this paper, two experimental parameters are investigated: the punch – die clearance and the punch velocity. A 0.65 mm thickness sheet of a non-oriented full-process Fe-(wt.3%)Si is used. The analyses are done through the load-stroke curve and the height repartition of different defects on the part edge. A numerical approach is proposed to simulate the shearing process and to handle the ductile fracture (which is performed using Abaqus/Explicit software). This work is based on a non-iterative explicit algorithm combined with a mesh adaptivity method (Arbitrary Lagrangian Eulerian formulation). The Gurson–Tvergaard–Needleman model is then used to describe the cut edge profile occurring during the process.

Une analyse du comportement en fatigue multiaxiale à grand nombre de cycles est conduite à travers la simulation numérique d’agrégats polycristallins. Le matériau métallique choisi est un cuivre de microstructure CFC. Le VER, constitué d’un ensemble de 300 grains d’orientation aléatoire équiprobable et de géométrie équiaxe, est sollicité au niveau de la limite de fatigue définie pour un nombre de cycles de 107 cycles, le but étant de calculer les quantités mécaniques relatives à l’échelle mésoscopique (moyenne à l’échelle du grain) après stabilisation du comportement cyclique local. Les résultats de la simulation montrent la grande dispersion des variables mécaniques à cette échelle mésoscopique. Une analyse statistique de la réponse de l’agrégat est proposée pour différents chargements purement alternés : traction, torsion, traction-torsion combinées en-phase. Grâce à la connaissance des quantités mécaniques locales pour un nombre suffisamment grand de microstructures différentes, une analyse critique de certains critères d’endurance multiaxiaux (Crossland et Dang Van) est conduite.

In water supply installations, noise pollution often occurs. As a basic component of a system, a flush valve may frequently be a source of noise and vibration generated by cavitation or high turbulence levels. During valve closing or valve opening, cavitation can be a problem. In order to decrease the noise and to improve the design inside a flush valve, some experimental and numerical analyses were carried out in our laboratories. These analyses led to some improvements in the design of the valves. Cavitation occurrence was more specifically addressed, using numerical simulation, and this is the main aim of the present paper. Particularly, the use of a simplified numerical test without cavitation model is compared with one using a cavitation model. In order to define potential cavitation risks in some parts of the valve, it has been found that a simplified approach provides an accurate overview. Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations of cavitating flow of water through an industrial flush valve were performed using the Reynolds averaged Navier-Stokes (RANS) equations with a near-wall turbulence model. The flow was assumed turbulent, incompressible and steady. Two commercial CFD codes (Fluent 6.3 and Star CCM+ 3.04.009) were used to analyse the effects of inlet pressure as well as mesh size and mesh type on cavitation intensity in the flush valve.

As 3D scanners and numerical simulation are now mature, we have made a benchmark by comparing simulation results with real forged parts. We did consider the complete forging process of a cylindrical part using hammer from the billet to the final part. This process has been simulated using a thermo-elasto-viscoplastic constitutive equation including the ductile damage with the implemented with the help of VUMAT subroutine provided by ABAQUS software. Before and after each step, the forged part is scanned and compared with the result of the FEM simulation in order to tune some of the process numerical simulation parameters.

A thermal fatigue test (INTHERPOL) was developed by EDF in order to study the initiationof cracks. These tests are carried out on tubular specimens under various thermal loadingsand surface finish qualities in order to give an account of these parameters on crackinitiation. The main topic of this study is to test the sensitivity of different fatiguecriteria to surface conditions using a micro/macro modelling approach. Therefore a 304Lpolycrystalline aggregate, used for cyclic plasticity based FE modelling, have beenconsidered as a Representative Volume Element located at the surface and subsurface of thetest tube. This aggregate has been cyclically strained according to the results issuedfrom FE simulation of INTHERPOL thermal fatigue experiment. Different surface parametershave been numerically simulated: effects of local microstructure and of grainsorientation, effects of machining: metallurgical prehardening, residual stress gradient,and surface roughness. Three different fatigue criteria (Manson Coffin, Fatemi Socie anddissipated energy types), previously fitted at a macroscale for thermal fatigue of 304L,have been computed at a meso scale, in order to show the surface “hot spots” features andtest the sensitivity of these three criteria to different surface conditions. Results showthat grain orientation and neighbouring play an important role on the location of hotspots, and also that the positive effect of prestraining and the negative effect ofroughness on fatigue life are not all similarly predicted by these different fatiguecriteria.

In recent decades, problems related to the squeeze of fluid films in the presence of aporous medium draw attention of researchers and are the subject of many applied studiesfor industry and biomechanics. Our concerns in this paper are the numerical simulation ofthe viscous shear stresses effects on the fluid film characteristics between two discswith one porous. This study is based on the coupling, at the fluid film-porous discinterface, of the Darcy-Brinkman equations in the porous medium and the modified Reynoldsequation describing the flow in the fluid film. The system of equations obtained isdiscretized by the means of finite differences method and solved numerically using thetechnique of Successive Over-Relaxation (SOR). The results show that the viscous sheareffects increase the radial and the axial fluid film velocities as well as the squeezefilm velocity but decrease the response time. Moreover, these effects are enlarged forsmaller viscous shear parameter and for smaller fluid film thickness.

La modélisation et la simulation numérique permettent une exploration des différents paramètres decontrôles afin d’identifier les conditions et géométries optimales de fonctionnement dessystèmes. Cette approche permet entre autre d’obtenir les valeurs instantanées desgrandeurs physiques locales. Ces outils numériques progressent et traitent des systèmes deplus en plus complexes confortés par la progression des puissances des ordinateurs. Nousdécrirons dans le présent travail le cas de moteurs alternatifs de type Stirling, àcombustion externe et régénération. Ces moteurs constituent une solution pour laconversion efficace des énergies renouvelables et des chaleurs perdues en travail. Lasimulation de tels systèmes en régime établi permettra d’en déduire les énergies échangéeset de démontrer que ces moteurs offrent un bon rendement de fonctionnement, tout enprésentant une grande souplesse d’adaptation. L’optimisation des machines est fortementliée à leurs paramètres géométriques et physiques (dimensions, matériaux, coefficient detransfert de chaleur, etc.) ce qui peut engendrer un coût important pour les différentsprototypes. La simulation numérique permettra la prédiction du cycle au cours du temps etdonnera accès aux valeurs du travail ainsi que le rendement de la machine simulée. Cettedémarche identifiera les zones de fonctionnements optimaux et réduira le nombre deprototypes et du même coup le coût du projet. La modélisation s’appuie sur la résolutiondes équations de conservation d’écoulements compressibles anisothermes dans un moteur LTDen domaine bidimensionnel (2D, moteur supposé axisymétrique afin de faciliterl’illustration). En guise de validation l’un des résultats obtenus numériquement estconfronté aux résultats expérimentaux obtenus sur un prototype moteur de démonstration. Lebon accord constaté sur le cycle p-V illustre l’intérêtméthodologique.

Direct numerical simulation (DNS) is applied to investigate properties of katabatic and anabatic flows along thermally perturbed (in terms of surface buoyancy flux) sloping surfaces in the absence of rotation. Numerical experiments are conducted for homogeneous surface forcings over infinite planar slopes. The simulated flows are the turbulent analogs of the Prandtl (1942) one-dimensional laminar slope flow. The simulated flows achieve quasi-steady periodic regimes at large times, with turbulent fluctuations being modified by persistent low-frequency oscillatory motions with frequency equal to the product of the ambient buoyancy frequency and the sine of the slope angle. These oscillatory wave-type motions result from interactions between turbulence and ambient stable stratification despite the temporal constancy of the surface buoyant forcing. The structure of the mean-flow fields and turbulence statistics in simulated slope flows is analyzed. An integral dynamic similarity constraint for steady slope/wall flows forced by surface buoyancy flux is proposed and quantitatively verified against the DNS data.

Plusieurs laboratoires et centres techniques ont commencé à travailler sur la possibilité de réaliser des composés multimatériaux via la Métallurgie des Poudres. Dans un tel cas, ce procédé permet d'éviter le problème de l'assemblage et d'obtenir une production aux cotes. Les compressions dynamique (CGV) et conventionnelle sont deux voies possibles qui pourront être comparées grâce à une presse de laboratoire instrumentée pour l'analyse des phénomènes. Pour certaines poudres, la CGV permet d'améliorer les propriétés à vert et de modifier favorablement les conditions de frittage. La compression est suivie d'un frittage conventionnel. Différents types de poudres (poudres métalliques, poudres dures mais également des poudres céramiques) sont utilisés dans ce projet permettant ainsi de proposer de nombreuses applications. Cette présentation montre les premiers résultats obtenus par le groupe de recherche.

Lors du développement d'un nouveau véhicule, une phase importante de l'aspect sécurité concerne le dimensionnement de la planche de bord et en particulier de la zone airbag passager. En phase prototype, afin de valider les conceptions, des essais expérimentaux de déploiement airbag sont menés. Parfois, des projections de matière, particulièrement agressives pour les occupants du véhicule, peuvent survenir amenant à la non-conformité du produit. Ces projections peuvent provenir de l'arrachement de matière lors de l'ouverture du volet d'airbag mais aussi de la fracture de celui-ci lors de son impact contre le pare-brise ou la planche de bord. L'objectif de l'étude consiste à proposer un nouveau type de charnière métallique liant le volet à la planche de bord afin de freiner le volet avant son impact avec une autre pièce de l'habitacle. La démarche employée se base sur des conceptions existantes et utilise les codes de calcul éléments-finis afin de déterminer une solution plus robuste, satisfaisant l'ensemble des spécifications croissantes imposées par les constructeurs. La meilleure conception est ensuite prototypée afin de valider expérimentalement la viabilité du produit planche de bord en terme de sécurité habitacle.

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.

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.

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.

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.

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.

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 $.

L'étude présentée dans cet article concerne le problème industriel de l'usure dans les contacts roulants sous charge. La déformation locale de la zone de contact associée à l'existence d'efforts tangentiels conduit à du micro glissement et de l'usure superficielle qui "creuse" la piste de roulement. D'un point de vue industriel, cette usure détériore le fonctionnement des machines pilotées par des systèmes "came–galet". Dans le prolongement de l'étude présentée dans [1] les auteurs proposent une démarche qui permet de suivre l'évolution de l'usure au cours du temps tout en prenant en compte les dispersions expérimentales observées sur banc d'essai. Les méthodes présentées ici, peuvent être appliquées au dimensionnement des roulements et engrenages par exemple, et plus généralement à tout mécanisme dans lequel il y a du roulement faiblement lubrifié entre deux solides. Dans le cadre de cet article on se limite au cas stationnaire pour lequel la charge normale et la vitesse de renouvellement du contact n'évoluent pas au cours du temps. C'est dans ce cadre que nos essais d'usure ont été réalisés et l'objectif de cette étude est de simuler ces essais. La démarche suivie prend en compte les dispersions de positionnement des pièces, les dispersions mesurées sur l'effort de contact et les incertitudes du coefficient de frottement au travers d'une approche probabiliste.

Le contrôle des écoulements est à la base des travaux de développement en aérodynamique automobile. L'objectif à moyen terme est d'obtenir des systèmes de contrôle réactif où l'actionneur agit en fonction de l'état de l'écoulement. Ce type de contrôle implique la mise en place d'un actionneur, d'un capteur et d'une loi de commande les reliant l'un à l'autre. Cet article constitue un état de l'art sur les stratégies de commande envisageables. Il propose un classement théorique des différents schémas utilisés dans la littérature. Les commandes en boucles fermées sont plus particulièrement développées. Elles peuvent se décliner autour de 2 types de schémas : les boucles fermées simples où des mesures de l'écoulement prises en aval de l'actionneur sont utilisées dans la loi de commande ou des boucles fermées de type prédicteur/correcteur comme les schémas adaptatifs ou les schémas issus de la théorie du contrôle optimal. Pour chaque schéma de contrôle, les concepts mathématiques et algorithmiques sont évoqués et des résultats bibliographiques sont présentés. La pertinence de ces schémas pour le secteur automobile est ensuite discutée.

Les paliers à roulement sont présents dans de nombreux systèmes mécaniques et divers modèles numériques existent pour introduire leur comportement lors de simulations numériques représentatives du comportement dynamique du système mécanique considéré. L'objectif de cet article est dans un premier temps de présenter différentes modélisations existantes dans la littérature puis de comparer leur influence sur le comportement modal simulé d'une boîte de vitesses automobile.

La simulation numérique joue un rôle croissant dans la conception des navires à côté des ou associée aux approches réglementaires édictées par les sociétés de classification. Ce texte, non exhaustif, veut illustrer les tendances actuelles et les difficultés rencontrées dans l'approche simulation numérique. Celles-ci sont de plusieurs ordres : problèmes de modélisation liés à la taille des structures et à la nécessité d'une approche multi-échelle, problèmes de méthodologie liés à la complexité de l'environnement, problèmes de couplage fluides structures. Enfin ces études doivent se dérouler dans un temps extrêmement court, avec des informations qui se précisent au cours du déroulement de l'étude, informations entachées d'incertitudes et de dispersions. Les grands codes éléments finis généralistes disponibles sur le marché sont en général utilisés, associés à des outils et développements spécifiques si nécessaire, dans des chaînes de calcul plus ou moins intégrées. Les situations extrêmes ou accidentelles font l'objet d'études assez sophistiquées, nécessitant un travail d'interprétation important.