In this paper, we present an experimental and numerical analysis of the influence of gear center distance variation and misalignment amplitude on dynamic response of single stage spur gear transmission systems. The experimental part is conducted on a specific test bench conceived and constructed at LASEM and composed essentially of a motor, a test gearbox and a receptor. It allows the measurement of the acceleration on the motor and receptor bearing shafts for different values of gear center distances and misalignment amplitudes. The numerical study is based on a 3D non-linear model with 36 degrees of freedom including torsional, flexural and axial displacements of the gear-shaft-bearing system. The equations of motion and the contact problem are solved simultaneously using an original procedure by coupling a normal contact algorithm and a numerical Hilbert-Hughes-Taylor schema. Agreement between measurements and calculations is satisfactory and illustrates the influence of these mounting errors on the dynamic behavior of Narrow-Faced Spur Gear.

Nous présentons ici les éléments de la prise en compte de la liaison entre les besoins utilisateurs exprimés en terme de critères d'appréciation et les phénomènes physiques mis en jeu lors de l'utilisation du produit. Nous proposons une démarche structurée qui va de l'analyse des moments significatifs jusqu'à l'identification des critères d'appréciation de l'utilisateur et des variables de conception indispensables à la définition du produit. La décomposition de la phase d'utilisation du produit en moments significatifs permet de recenser les actions exécutées par l'utilisateur, d'extraire les effets physiques présents et de les qualifier en terme de pertinence.L'exhaustivité de l'analyse s'appuie sur des outils méthodologiques et permet de définir les grandeurs physiques impliquées associées aux critères et aux variables de conception ainsi que les relations les liant. On peut ainsi impliquer les attentes utilisateur dès la conception préliminaire.Cette démarche est appliquée à l'intégration des besoins "utilisateur" lors de l'ouverture d'un téléphone "foldable".

La démonstration de la sécurité des structures aéronautiques repose sur des calculs de scénarii de fissuration en fatigue. Les calculs de propagation doivent prendre en compte la présence éventuelle de contraintes résiduelles qui sont induites par les procédés d'assemblage des pièces. Les alésages des jonctions de fuselage sont concernés par cet aspect. Une approche prévisionnelle de la fissuration en fatigue des alésages expansés et montés en interférence est présentée. L'approche est validée sur des essais représentatifs des cas de service. Une application de l'approche à des calculs d'aide à la conception est présentée.

L'objectif de cette étude est de comprendre et de modéliser le comportement mécanique de divers types de composites(fibres courtes, fibres longues...) par le couplage d'un modèle micro-mécanique et d'un modèle d'endommagement. Le modèle micromécanique permet de déterminer les caractéristiques élastiques du matériau à partir des caractéristiques thermo-mécaniques de la fibre et de la matrice par une technique d'homogénéisation micromécanique. Le modèle d'endommagement, par l'utilisation du couplage plasticité à écrouissage isotrope et/ou cinématique non-linéaire avec l'endommagement, permet la prise en compte de l'évolution des déformations résiduelles et de l'augmentation de la pseudo-limite élastique au cours du chargement

Le travail présenté dans ce document s'inscrit dans le cadre d'un projet de recherche français de 3 ans dédié à l'utilisation de matériaux composites dans la construction navale. Dans ce projet, il est prévu d'utiliser le code CFD FDS-5 avec un modèle de pyrolyse pour tenir compte de la contribution de cloisons en matériau composite sur le développement du feu, dans le cadre de la simulation de scénarios incendies à bord d'un navire. Pour garantir la qualité de ces simulations, une méthode de validation progressive des modèles utilisés a été suivie. Cette méthode est basée sur une approche combinée expérience-simulation à échelle croissante. Pour illustrer la démarche, on présente ici les résultats d'une étude expérimentale du comportement au feu d'un échantillon de matériau composite, sur un banc d'essais à petite échelle, puis la simulation des essais correspondants.

Les céramiques piézoélectriques présentent un couplage électromécanique leurdonnant la capacité de développer sous une contrainte mécanique une charge électrique proportionnelle à celle-ci et de se déformer en présence d'un champ électrique.Cette propriété est à la base des nombreuses applications telles que des actionneursou des capteurs. Pour des chargements plus importants, la réponse n'est pluslinéaire. Ce comportement s'explique par la rotation de zones uniformément polariséesqui engendre une polarisation et une déformation irréversibles responsablesdes comportements ferroélectrique et ferroélastique. L'exploitation de ces comportements non-linéairespermet des déplacements plus importants mais elle est freinée par la complexitédu comportement et l'absence d'outils de dimensionnement.Une modélisation phénoménologique décrivant la piézoélectricité, ferroélasticitéet ferroélectricité est présentée. Des cyclages électriques ainsi que le phénomène de dépolarisation mécaniquesont simulés sur la base de ce modèle.

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.

Le calcul de structures mécaniques est un outil d'aide à la conception aujourd'hui largement utilisé. Quelle que soit la méthode de calcul de structures utilisée, l'adaptation du modèle de conception (géométrie, données technologiques, spécifications fonctionnelles) en un modèle de comportement spécifique au calcul de structures est une étape nécessaire nommée idéalisation. Cette étape particulièrement critique repose principalement sur l'expertise de l'analyste. Cet article propose une méthode d'aide aux choix d'idéalisation d'un modèle CAO en un modèle de comportement. La méthode proposée peut aider un analyste à effectuer ses choix d'idéalisation en respectant la qualité, le coût et les délais de simulation du système analysé. Elle est basée sur l'exploitation de résultats obtenus sur des calculs de référence, jugés similaires au calcul à traiter.

Fiber metal laminates (FMLs) are widely used in aerospace industries nowadays. Repairingof the cracks in these advanced materials was first done by some aeronautical laboratoriesin early 1970s. In this study, experimental investigations were done on the effect ofrepairing the center-cracked aluminum plates using the FML patches. The repairingprocesses were conducted to characterize the response of the repaired structures totensile tests. The composite patches were made of one aluminum layer and two wovenglass-epoxy composite layers. Three different crack lengths in three crack angles anddifferent patch lay-ups were examined. It was observed that no matter what the cracklength was, the more the crack angle is larger, the more ultimate tensile strength of thestructure became. It was also indicated that the patch lay-up had an important effect onthe tensile response of the repaired specimens. When the aluminum layer of the patches wasfarther from the repair zone, the ultimate tensile strength reached to its maximum value.

The aerodynamic drag of simplified car geometry with small span and strongly separatedwake can be reduced up 20% by using pulsed jet distributed along the rear window. Resultsshow an enhancement of transversal wake size in the control region, a displacement of themean positions of vortex wake structures, a decrease of velocities near the rear part anda reduction of vortex structure recirculation in the wake. These modifications produced bythe control are analyzed, commented and model based on simple strategy to build efficientand suitable separation control strategy is proposed.

In the present study, an enriched continuum mechanics framework is employed to study thesurface effects on bending behavior of silver nanowires (NWs) resting on elasticsubstrate. The Timoshenko beam theory and the Laplace-Young equation are employed toinvestigate static behavior of silver NWs lying on Winkler-Pasternak elastic substrate.Three types of boundary conditions are considered as doubly simply supported (S-S), doublyclamped (C-C) and cantilevered (C-F). Analytical solutions are obtained for NWs withsurface crystallographic orientation of [001] subjected to a concentrated external force.By defining different normalized contact stiffness, extensive numerical results arecarried out to study the influence of effective parameters such as substrate, surface,aspect ratio (L/D) and diameter onthe stiffness of NWs. According to the obtained results, the effect of surface and itsrate of variation on stiffness of NWs lying on Winkler and Winkler-Pasternak elasticfoundation models are more significant in (C-F) type of boundary condition compared to theNWs without foundation. By increasing the modulus of elastic substrate, the effect ofshear deformation increases which it is more considerable in (C-C) and (S-S) NWs restingon the Winkler-Pasternak and Winkler substrate models, respectively.

Stirred bead mills used in industry allow to split up particules in suspension byagitating a milling medium. The multiple impacts may damage beads and thus reduce thestirred milling process efficiency. A discrete numerical approach including simple fluideffects is proposed and carried out in this paper to model and study finely the damagephenomenon. The simulation data allow to identify internal variables of the milling mediumand to localize high energy zones. The order of magnitude of contact forces includingfluid contribution will enhance the bead wear law.

Ce travail s’intéresse à un écoulement autour d’un obstacle cylindro-conique chauffé, enrotation à l’intérieur d’une cavité cylindrique. Il s’agit d’étudier l’influence d’uneperturbation de type harmonique sur le comportement dynamique de l’écoulement et sur lemécanisme de l’échange thermique avec l’obstacle. La fréquence de référence del’écoulement périodique a été déterminée par l’analyse de l’évolution du régime vers sonétat stationnaire. L’étude a été menée pour des fréquences variant de 1/3 de la fréquencede référence à 10 fois cette dernière. La périodicité de l’écoulement est assurée par lacondition d’entrée sur le débit supposé périodique. L’étude numérique a été réalisée pourdes valeurs du nombre de Reynolds inférieur à 100 et pour des valeurs de nombre de Taylorinférieur à 500 afin d’éviter la présence des instabilités au sein de l’écoulement. Deuxméthodes numériques ont été utilisées : une méthode de différences-finies combinée avec unschéma ADI et la méthode des éléments-finis. Le fluide considéré est l’air avec despropriétés physiques constantes. Le couplage convection-conduction a été considéré dansune plage de variation du rapport K de la conductivité thermique dusolide à celle du fluide de 10-2 à 103. Les résultats montrent queles composantes de la vitesse varient en phase avec le débit, alors que la pression et lesdifférents paramètres thermiques sont en déphasage avec la vitesse d’entrée. On note aussil’aspect périodique de tous les paramètres dynamiques et thermiques de l’écoulement pourles nombres de Reynolds utilisés. L’influence de la fréquence se manifeste davantage pourses valeurs élevées. Le nombre de Nusselt est proportionnel à la fréquence. Ces résultatssont en bon accord avec ceux données par d’autres études de référence.

La zone superficielle est très souvent la partie d’un composant qui subit les plus fortes contraintes, c’est également cette zone qui est exposée aux frottements et aux attaques chimiques. Les traitements de surface sont largement utilisés pour régler les problèmes d’usure, d’attaque chimique, de corrosion ou de fatigue. Ce travail concerne la mise au point d’un traitement de conversion de surface par diffusion précipitation. Ce procédé de durcissement superficiel permet d’augmenter et d’améliorer les propriétés en surface des matériaux et plus particulièrement celles des outils. Il est proposé dans ce travail, de rechercher les conditions d’obtention d’un carbure de chrome connu pour ses propriétés de résistance à l’usure, à la corrosion et à l’oxydation, à partir d’un traitement réalisé en trois étapes : la première étape est une cémentation en caisse par le carbone sur deux aciers à bas carbone : le XC18 et le 16MC5. La deuxième étape consiste à déposer à la surface des aciers traités, un film de chrome métallique de quelques μm. La troisième étape consiste à maintenir à haute température les pièces précédemment obtenues pour convertir la surface chromée en carbure par diffusion du carbone de la zone cémentée vers la surface chromée afin d’obtenir par précipitation du carbure de chrome. La caractérisation des propriétés mécaniques (dureté et module de Young) par nanoindentation des échantillons obtenus est réalisée dans ce travail.

La répartition hétérogène du plutonium dans le combustible nucléaire MOX implique que lamodélisation de son comportement, durant l’irradiation en réacteur à eau pressurisée,passe par la construction de lois macroscopiques faisant intervenir les effetsmicrostructuraux. Pour homogénéiser ce problème local, nous avons choisi une méthoded’analyse par champs de transformation non uniformes, abrégé anglais NTFA (J.-C. Michel,P. Suquet, Int. J. Solids Struct. 40 (2003) 6937–6955). Nous présentons donc ici, lestravaux menés sur ce modèle pour l’adapter au comportement du MOX en service, ainsi qu’unecomparaison des résultats globaux et locaux de ce modèle à des calculs de référence.

Face à la nécessité d'accroître les performances de mobilité tout terrain de ses véhicules et à sa volonté d'y intégrer désormais des équipements "low cost" provenant du secteur civil, la Société Nexter s'est dotée de démarches de conception sécurisantes, permettant de faire face à ce type de compromis antinomique.Basée sur la capacité d'évaluer rapidement les valeurs des contraintes extrêmes produites sur les structures embarquées, dès le début du cycle de développement du produit, l'originalité de la démarche de conception proposée réside dans le fait qu'elle permet de synthétiser un grand nombre de processus d'excitation stochastique, décrits par le profil d'emploi opérationnel des clients, prendre en compte le caractère aléatoire des excitations concernées, en supposant de surcroît une indépendance statistique des situations stochastiques retenues, et de revenir à un chargement dynamique unique, reproduisant fidèlement les valeurs des contraintes extrêmes des processus concernés, avec un risque de dépassement maîtrisé puisque spécifié.Éprouvée dans le cadre du développement du VBCI (Véhicule Blindé de Combat d'Infanterie), cette démarche de conception dynamique a notamment mis en évidence le caractère peu sécurisant des démarches de conception forfaitaire à caractère statique déployées dans le passé.

Dans ce travail, nous nous sommes intéressés à l’optimisation de forme des structures dont le comportement est hyperélastique incompressible et anisotrope. La fonction énergie est décomposée en une composante isotrope et une composante anisotrope. L’approche décrite dans cet article est le calcul exact de la sensibilité pour les éléments solides en utilisant un matériau à comportement hyperélastique. La résolution du problème mécanique est faite par la méthode des éléments-finis en utilisant un algorithme d’optimisation appelé SQP (Sequential Quadratic Programming). Le critère d’optimisation (fonction objectif à minimiser) est défini à partir du critère de Von Mises avec une limitation de conservation du volume. Les variables d’optimisation sont les coordonnées des points de contrôle avec une paramétrisation par les courbes de B-splines. La faisabilité de la méthode développée est validée par un exemple numérique avec une comparaison du calcul de la sensibilité par la méthode des différences finies.

Nous présentons ici les mécanismes que nous implémentons au-dessus de la plate-forme OpenMASK dans le but de faciliter l'interaction dans les mondes virtuels 3D, en particulier lorsqu'ils sont peuplés d'objets à forte composante technique, c'est-à-dire imposant de fortes contraintes lors des interactions 3D. Nous présentons les mécanismes génériques utilisés pour permettre d'interagir avec des objets ainsi que pour obtenir des informations permettant de visualiser le plus explicitement possible les possibilités d'interactions offertes par les objets ainsi que les interactions effectivement en cours. Nous terminons par la façon de rendre explicite les interactions des autres utilisateurs dans le cas des univers 3D coopératifs.

Face au réchauffement climatique lié à l’effet de serre, les constructeurs automobilespoursuivent leurs efforts dans la réduction des émissions de CO2. Le ticketd’entrée pour répondre à ces contraintes, tout en réduisant les coûts d’investissement,est d’optimiser les technologies de finition des fûts de carter cylindres des moteurs.Toutefois, l’acceptation des surfaces issues de ces technologies de finition, notamment lerodage, est pilotée par un contrôle visuel associé à des critères empiriques d’état etaspect de surface. Le but du présent travail est de proposer une méthodologie objective decaractérisation de la qualité de surface, basée sur une analyse multi-échelle de latexture. Différents critères de topographie et d’aspect de surface ont été définis. Ilsont été appliqués pour l’étude de l’impact de la vitesse d’expansion des rodoirs sur lesvariations de la qualité de surface obtenue. Des essais instrumentés ont été menés, afinde suivre l’évolution des paramètres physiques relatifs au rodage, tels que les énergiesspécifiques requises à chacune des configurations. Cette étude démontre le potentiel de laméthode développée à définir des corrélations objectives entre les paramètres process etla qualité de surface après rodage.

Dans certains procédés de mise en forme, tel que le laminage, l'apparition des contraintes résiduelles est inévitable et peut engendrer le flambage qui se traduit en défauts géométriques. Ceci exige la modélisation de ce phénomène d'instabilité mécanique afin de bien définir la forme et l'amplitude de ces défauts. Cela nécessite un modèle complet ayant des capacités pour le calcul du post-flambage. Dans le présent article, on présente un modèle de flambage possédant la faculté de détecter la charge critique de flambage et la forme post-flambée d'une plaque sous contraintes résiduelles. Des applications à des cas académiques et un cas de laminage seront aussi traités.