L’assemblage des rails de chemin de fer se fait généralement à travers un procédé desoudage par aluminothermie. Ce procédé consiste en la coulée de métal de jonction entreles deux extrémités de rails à assembler. La qualité de cet assemblage dépend étroitementdes conditions de la réalisation qui sont généralement difficiles à respecter. En effet,les techniques classiques de contrôle des rails, mettent souvent, en évidence la présencedes défauts de soudure dans la jonction. Selon les observations, ces défauts peuvent êtreclassés en deux types : défauts d’adhésion (ou défauts de collage) et défauts de porosité(ou défauts de soufflures multiples). Chacun de ces défauts, peut constituer un siteprivilégié de concentration des contraintes. Selon le niveau de ces contraintes, deséventuels processus d’endommagement risquent de se développer et mettant le rail horsservice. Il semble donc nécessaire de modéliser le comportement mécanique de ces souduresavec ces défauts en vue de les classer par leur criticité. Dans cette étude, nous avonsdonc modélisé avec un même chargement et avec les mêmes conditions aux limites, lajonction de soudure pour chaque type de défaut. Les résultats obtenus sont très concluantset permettent de bien orienter l’approfondissement de notre analyse coté paramètres desoudage.

There has been a number of initiatives launched in the field of lubrication as potentialsources of improvements in energy efficiency in a wide range of engineering products,plant and processes. Attention is being focussed on bearings to improve both performanceand efficiency in fields such as automotive, machine tools, industrial and powergeneration plant. This paper reviews some of the background to these drives andillustrates how a novel design of adjustable fluid film hydrodynamic journal type bearingshows promise to both improve performance and save energy. Theoretical modelling andpractical tests have demonstrated clear improvements over conventional fluid filmbearings, along with a number of other characteristics offering benefits that may be ofinterest to designers and users of such bearings.

Pour appliquer les algorithmes d’optimisation multi-objectifs à des problèmes de mise enforme des métaux très coûteux en temps de calcul, nous étudions le couplage del’algorithme génétique NSGA-II proposé par Deb à un métamodèle inspiré de la méthode desdifférences finies sans maillage de Liszka et Orkisz. Nous soulignons l’importanced’améliorer itérativement le métamodèle au cours des itérations d’optimisation, et lapossibilité de déterminer avec précision des fronts optimaux de Pareto des problèmesmulti-objectifs étudiés en moins d’une centaine de calculs.

Nous présentons dans cet article quelques réflexions sur l'utilisation de la Réalité Virtuelle et des techniques adjacentes en conception de produits. La Réalité Virtuelle est présentée comme un outil d'aide à la décision en milieu industriel, mais aussi comme un facteur nécessaire auprès des futurs utilisateurs de produits. Cet article s'appuie sur une bibliographie qui consiste à positionner la Réalité Virtuelle dans un processus de conception. Il positionne aussi un ensemble d'articles récents, développés au cours de la conférence Virtual Concept 2002.

Le présent travail concerne une étude expérimentale de la croissance d'une bulle de vapeur unique dans un bain de FC-72 sous refroidi à pression atmosphérique. La configuration physique encore peu rencontrée dans la littérature se caractérise par des effets gravitationnels stabilisants : la bulle croît sous un élément chauffant (à flux pariétal imposé constant) à partir d'un site de nucléation artificiel indenté en son centre. Une étude de la dynamique de la croissance de la bulle est effectuée à partir d'un traitement d'images permettant d'accéder à l'évolution temporelle des différents paramètres géométriques associés à la bulle, tels que le diamètre maximal, la hauteur, le volume, les contours. Une analyse de certains paramètres permet de montrer notamment l'influence de la puissance de chauffe sur les transferts de masse et de chaleur. Par ailleurs, une observation par ombroscopie des différents modes d'instabilités convectives est présentée. L'influence de la présence d'incondensables sur le déclenchement de l'instabilité est discutée.

L' étude d'un joint à lèvre, basée sur une analyse élastohydrodynamique, s'appuie sur un modèle original très proche de la réalité. Elle permet de prédire la plupart des caractéristiques de fonctionnement d'un joint telles que l'épaisseur du film lubrifiant, le couple de frottement, les zones de contact et de cavitation, la pression hydrodynamique ainsi que le débit de pompage inverse.

Osteoporosis is a disease characterized by a loss of bone density and an altered bonearchitecture. These modifications lead to an increased risk factor for bone fracture,particularly of the femoral neck. This disease can be explained by a disorder in the boneremodeling process which is triggered by the apparition of micro-cracks within the bone.According to Frost’s theory [1], these micro-cracksappear for a specific local strain threshold. Thus, the knowledge of the microarchitectureand quality of trabecular bone is essential to determine this local strain threshold. Thispaper studied the mechanical trabecular bone behavior of 43 patients diagnosed asosteoporotic whose femoral heads were replaced by hip prosthesis. From each patient, acylinder-shaped of trabecular bone samples was cored. Each sample was scanned by X-raymicro-tomography before a compression test in order to reconstruct a reliableFinite-Element (FE) model of the bone architecture in Abaqus. The force-displacementcurves were recorded for all the samples and calibrated by the experimental responses. Theforce-displacement numerical curves were adjusted to the experimental ones, by modifyingthe tissue microscopic mechanical behavior. This process leads to the determination of thelocal strain threshold responsible for triggering the bone remodeling process.

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.

The paper deals with the assessment of the influence of morphological parameters of a 2Drandom short fibre composite on its effective elastic properties. A double-scale 2D finiteelement approach is used and periodic representative volume elements are generatedaccording to the model with an n-order approximate geometry. This one isa recent and powerful tool to generate meshes in the context of complex microstructuressuch as random fibre composites. Impact of three morphological features namely, aspectratio, tortuosity of fibres and width of the interphase area, is investigated. Numericalresults are provided for several contrasts of properties and volume fractions of fibres.

En dépit des progrès enregistrés en Arthroplastie Totale de Hanche (ATH), sous certainesconditions, les contraintes prothétiques peuvent être amplifiées et transmises auxancrages osseux avec un risque accru de descellement (B. The et al., J. Biomech. 41 (2008)100–105). Les pics de chargement sont identifiés parmi les facteurs qui conduisent auxéchecs des ATH (A. Boulila, Optimisation et aide à la conception d’implants orthopédiques– Étude de l’usure d’implants articulaires de hanche, Travaux non publiés et Rapportd’avancement, INO MT Kassab, décembre 2006, Tunis, 82 p.). Cette étude porte sur unesimulation numérique des prothèses de hanche hybrides, de géométrie et de couple dematériaux différents. On montre que certaines géométries (∅28 × 56 mm) et certains couplesde matériaux (alumine/polyéthylène), peuvent atténuer les contraintes induites après chocet protéger la prothèse contre l’usure ou les ruptures prématurées. Devant une panoplied’une cinquantaine de modèles de prothèses de hanche existant sur le marché (M.R. Urist,Curr. Prob. Surge. 12 (1975) 1–54), certaines PTH de diamètre (interne et externe)incompatible avec un niveau de contraintes admissible doivent être éliminées. Unecombinaison judicieuse des matériaux de contact pour favoriser l’amortissement (cas ducouple polyéthylène/céramique) peut être une solution pour absorber les chocs et remédierau problème de descellement.

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.

In this paper, we present the static and dynamic structural characterisation of alow-mobility parallel kinematic manipulator, involving analysis of its stiffness andvibrational dynamic behaviour. The study starts by building numerical models of thebehaviour of the manipulator to be compared to experimental measurements from a prototype.For the case study, we consider a four-degree-of-freedom(x, y, z, θz) manipulatorwith prismatic actuators designed by the COMPMECH research group at the University of theBasque Country. The characterisation allows the behaviour of the static and dynamicstiffness, as well as the natural frequencies of the manipulator, to be mapped in themanipulator workspace. These maps together with kinematic, static and dynamic constraintslead to the definition of operational, static, dynamic and structural workspaces,respectively. Further, we analyse the modes of the manipulator to determine dynamicdisplacements, these being key in the performance in the machining tasks for which therobot was designed.

This work gives an overview of the theoretical and experimental achievements of mechatronics applied to fluid film bearings. Compressible and uncompressible fluids are addressed. Rigid and elastic (deformable) bearing profiles are investigated. Hydraulic, pneumatic, magnetic and piezoelectric actuators are used. The ideas of combining control techniques, informatics with hydrodynamic, thermo-hydrodynamic, elasto-hydrodynamic and thermo-elasto-hydrodynamic lubrication techniques are carefully explored in this paper, considering theoretical as well as experimental aspects. The main goal of using controllable fluid film bearings is to improve the overall machine performance by: controlling the lateral vibration of rigid and flexible rotating shafts; modifying bearing dynamic characteristics, such as stiffness and damping properties; increasing the rotational speed ranges by enhancing damping and eliminating instability problems, for example, by compensating cross-coupling destabilizing effects; reducing start-up torque and energy dissipation in bearings; compensating thermal effects. It is shown that such controllable fluid film bearings can act as “smart” machine components and be applied to rotating and reciprocating machines with the goal of avoiding unexpected stops of plants, performing rotor dynamic tests and identifying model parameters “on site”. Emphasis is given to the controllable lubrication (hybrid and active) applied to different types of oil film bearings under different lubrication regimes, i.e., as tilting-pad journal bearings, multi-recess journal bearings and plain journal bearings. After a comprehensive overview of the theoretical and experimental technological advancements achieved in university laboratories, the feasibility of industrial applications is highlighted, trying to foresee the future trends of such mechatronic devices.

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.

Une nouvelle méthode de détermination des propriétés mécaniques d'aciers homogènes et d'aciers nitrurés présentant un haut gradient de dureté est présentée. Cette méthode est basée sur la modélisation de la courbe d'indentation (F−δ) obtenue avec un indenteur sphérique en fonction des paramètres de la loi de comportement élastoplastique de l'acier testé. Après avoir donné une méthode de détermination de la dureté (HV) à partir des propriétés mécaniques d'un matériau homogène, le modèle proposé est validé expérimentalement sur divers aciers non durcis. Pour les aciers nitrurés étudiés, une loi des mélanges basée sur le rapport des énergies plastiques dissipées dans la couche durcie et dans le substrat lors de l'indentation est établie. Une procédure d'optimisation numérique nous permet d'obtenir l'épaisseur et la contrainte d'écoulement de la couche mince supposée homogène. À partir de ces résultats et en utilisant la méthode de détermination de la dureté, on peut accéder au profil de dureté des aciers nitrurés. Les résultats déduits sont comparés avec ceux obtenus expérimentalement par des essais classiques de filiation de dureté, et confirment l'intérêt de la méthode proposée.

On se propose d'évaluer une procédure de détermination expérimentale de la Résistance Thermique de Contact (RTC) entre une lamelle de céramique (de 1 μm d'épaisseur) obtenue par projection plasma et un substrat métallique lisse. La procédure consiste à soumettre la lamelle à un flux thermique et à déterminer expérimentalement le temps nécessaire à sa fusion et à effectuer le calcul du champ de température de la configuration dépôt-substrat, paramétré par la valeur de la RTC. Le flux thermique est apporté par un faisceau laser et la durée d'irradiation de la lamelle est donnée par la vitesse de déplacement de ce faisceau. Des résistances thermiques de contact de l'ordre de 10-4 m2.K/W ont été mesurées, ce qui étend la gamme des méthodes d'identification des RTC aux grandes valeurs.

L'objectif de ce travail est de construire par POD ("Proper Orthogonal Decomposition") des modèles d'ordre réduit permettant de reproduire de manière fiable la dynamique spatio-temporelle d'un écoulement décollé. L'intérêt croissant pour ces modèles réduits de dynamique s'explique par leur utilisation potentielle dans la résolution de problèmes d'optimisation sous contraintes de grande taille, rencontrés en contrôle d'écoulements. La démarche générale consiste à remplacer le modèle détaillé de l'écoulement (les équations de Navier-Stokes), par un modèle approché, plus rapide à résoudre et contenant les caractéristiques essentielles de la dynamique. La POD, optimale au sens de la reconstruction énergétique, permet d'approximer la dynamique de l'écoulement dans un sous-espace généré par un petit nombre de modes. Différentes méthodes de calibration sont ici développées afin d'améliorer la prédiction du modèle de dimension réduite, et ainsi rendre cette approche utilisable dans le cadre d'une problématique de contrôled'écoulements. Essentiellement, ces méthodes consistent à ajouter aux équations du modèle des termes supplémentaires calculés comme solutions d'un problème de minimisation sous contraintes.

Dans un premier temps, les phénomènes à l'origine des contraintes résiduelles en injection de thermoplastique sont décrits, avec les spécificités liées aux polymères renforcés de fibres. Le refroidissement hétérogène associé à une variation de comportement mécanique conduit aux contraintes d'origine thermique, auxquelles il faut ajouter les contraintes dues à la pression dans la phase fluide figée par la solidification. Les fibres de renfort introduisent une hétérogénéité et une anisotropie de comportement mécanique et de retrait. Dans un deuxième temps, une méthode de mesure des contraintes résiduelles basée sur l'enlèvement de couches et la mesure des moments de flexion est présentée. Elle permet la mesure des contraintes résiduelles pour des matériaux anisotropes comme les thermoplastiques renforcés de fibres. En général, on obtient des contraintes de traction en cœur, et de compression en peau. L'effet du fraisage pour enlever les couches est évalué. La pression et le temps de maintien, la température de régulation du moule, le taux de fibres influencent les profils de contraintes.

This paper investigates the flow boiling heat transfer in microchannels with the aim ofdeveloping compact cooling systems which can be adapted to miniaturized power components.Nano- and micro-surface treatments were used as innovative techniques to improve the heattransfer performance as well as to delay the intermittent dryout. It was observed that themicro-structured surfaces show significant enhancements (up to 85%) in heat transfercompared to the smooth surfaces. Especially, using the highly-wetted structured surface,the intermittent dryout is improved.

This paper shows that the dynamic study of a railway vehicle in curve can be reduced tothe study of a bogie and two wheelsets in the quasi-static case. Every wheelset supportsthe load of the quarter of the vehicle. From this model, we can optimize the suspension todefine the mechanical build characteristics of vehicle.