Ce papier relate certains faits expérimentaux relatifs à l'usinabilité à grande vitesse des couches de rechargement base-nickel pour la fabrication d'outillages de travail à chaud. L'étude part des examens métallurgiques des couches rechargées et s'étend aux facteurs limitatifs de la coupe observés lors des essais de rainurage instrumentés. La limitation principale de ces rechargements à la coupe est liée à leur structure métallurgique fortement hétérogène. Cette hétérogénéité consiste en un réseau dendritique (phase-nickel ductile) séparé par une dispersion interdendritique fragile (phase-carbures et phases finement ou grossièrement précipitées). Ceci se traduit en usinage par un écrouissage superficiel élevé à l'origine ensuite d'une usure prématurée des outils de coupe. Cette dégradation est dominée par une adhésion entretenue du copeau (frottement sec collant) conduisant à des entailles ainsi qu'un écaillage très sévères de l'outil de coupe consécutif à un effritement du matériau de coupe.

L'objectif de ce travail est l'étude du comportement à la fatigue cyclique de disques sollicités en compression diamétrale en biocéramiques orthopédiques d'alumine et de zircone (Al2O3, ZrO2) utilisées pour la conception des prothèses ostéo-articulaires. Nous étudions, grâce aux calculs numériques, l'état de contraintes sur un cotyle d'une prothèse totale de hanche en se basant sur les travaux de Pauwels [Pauwels, Biomécanique de la hanche saine et pathologique, principe, technique et résultats d'une thérapeutique causale, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, 1977]. La zone la plus sollicitée en contrainte de traction potentiellement à l'origine d'une rupture par fatigue est déterminée. Nous rassemblons des résultats sur la propagation et l'amorçage des fissures de fatigue sous chargement cyclique en compression sur des éprouvettes de simulation de type disque brésilien chargées en mode I et en mode mixte I+II.

Les matériaux composites à base polymère montrent, dans certains cas, des comportements mécaniques spécifiques lorsque la taille des renforts particulaires rigides devient nanométrique. Il semble que cette particularité provienne du fait que les distances inter-particulaires moyennes sont alors comparables aux dimensions caractéristiques des chaînes polymères. On observe parfois des effets de renfort beaucoup plus importants que pour des composites classiques qui peuvent être attribués à l'existence de réseaux particule/macromolécule/particule ou encore de réseaux rigides de particules. Dans cette courte revue, l'effet du facteur de forme, de la fraction volumique et du procédé de mise en oeuvre sont discutés, ainsi que l'état de l'art en ce qui concerne la modélisation dans les domaines linéaire et non linéaire.

La réduction du nombre de degrés de liberté d’une étude par éléments-finis peut être obtenue en utilisant l’analyse par éléments-finis multidimensionnelle, c’est-à-dire le mélange d’éléments-finis de poutre, de coque et de volume. Cette approche multidimensionnelle permet de réduire considérablement le temps de maillage et de résolution du système. Malheureusement, la connexion d’éléments de différentes dimensions entraîne certains problèmes au niveau de la modélisation géométrique ainsi qu’au niveau de l’incompatibilité des degrés de liberté entre éléments et de la continuité entre différentes parties de maillage réalisées séparément. Cet article présente une solution complètement automatisée à ces problèmes, utilisant uniquement des éléments-finis classiques et sans recourir à l’ajout d’équations de contraintes aux interfaces entre éléments de dimensions différentes.

Ce travail porte sur l'utilisation du verre comme véritable matériau de structure et concerne plus particulièrement le calcul des contraintes résiduelles de trempe autour des zones d'assemblage par insertion d'un connecteur métallique au sein de plaques trouées et chanfreinées pour la prédiction de la résistance de tels assemblages.Des simulations numériques par la méthode des éléments finis du procédé de trempe sont menées pour le calcul des contraintes transitoires et résiduelles près des bords de plaques de verre (calculs 2D) et près de trous chanfreinés (calculs 3D). Le verre est considéré comme un matériau viscoélastique, le modèle de Narayanaswamy est utilisé, il prend en compte les phénomènes de relaxation de contraintes d'origine visqueuse et structurale. Une difficulté provient de la description correcte des transferts de chaleur pendant la trempe qui est d'importance majeure pour la prédiction des contraintes résiduelles. La convection forcée due au soufflage de l'air et le rayonnement sont modélisés, le caractère semi-transparent du verre est pris en compte. Les coefficients de convection forcée dans les zones bords sont identifiés expérimentalement. Les résultats de prédiction des contraintes résiduelles de trempe sont comparés à des résultats de mesures photo-élastiques. Ce travail permet l'optimisation de la géométrie de la plaque de verre pour un renforcement maximal dans la zone d'assemblage.

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.

Impeller tip clearance is a key parameter in design process of a centrifugal compressor which has influential effects on its aerodynamic and thermodynamic performances. Interaction of tip leakage flow with the main stream could be the major source for occurrence of stall phenomenon. In the present investigation, two impeller tip clearances of small and large sizes are investigated under different flow coefficients assigned to “design”, “low flow” and “high flow” conditions. Flow field is precisely simulated utilizing solution of the Reynolds-Averaged Navier-Stokes equations. Influence of the impeller stall on the volute flow field is studied. Structure of vortical flows within the impeller passages and volute are demonstrated in details. Numerical results showed that the flow within the volute becomes stall-prone while the flow within the impeller stalls. In contrast to the high flow case, the low flow condition was more prone for the stall occurrence. Performance tests were also conducted on Iran University of Science and Technology (IUST) centrifugal compressor test rig for validation of the numerical results.

Cet article a pour objectif premier d'exposer les méthodes numériquesliées au mouvement de corpsmises en œuvre au sein d'uncode de simulation d'écoulements turbulents de fluides visqueux incompressibles.Une des particularités est de pouvoir traiter, outre les solides classiques,des corps déformables à déformation imposée. On détaillera les techniques utilisées concernant la résolution des équations du mouvement(paramétrage, utilisation d'un quaternion),la gestion du maillage (lié au mouvement et à la déformation des corps)et le couplage écoulement-mouvement. La deuxième partie sera consacrée à la présentation des travaux effectués dans le cadre du Projet Interdisciplinairede Recherche CNRS ROBEA visant à concevoirun robot-anguille autopropulsé à locomotion anguilliforme.Les résultats des premiers calculs tridimensionnels recenséscouplant la résolution de l'écoulement par les équations de Navier-Stokesen moyenne de Reynolds avec le Principe Fondamental de la Dynamiqueappliqué au corps à déformation imposée seront ainsi exposés.

Une méthode proposant d'estimer l'effet de modifications structurales distribuées est exposée ici. Une évolution des formulations classiques permettant de prendre en compte la non-coïncidence des points de mesure et des points de couplage est présentée. La mise en œuvre de la méthodologie à un exemple académique et à un cas d'application industriel permet de mettre en lumière les avantages de la méthodologie exposée.

The fuel handling operating rules exclude any accidental risk. However in the framework of the PRECCI R&D project, the bending of a spent fuel assembly resulting from its locking during a translation displacement is taken into account. This enabled us to develop an approach based on experiments and calculations that allows us to simulate the behaviour of an assembly under such loading. This study was carried out in CEA laboratories with the funding and the technical support of EDF. A three points bending test on a spent fuel rod segment was performed at the Laboratory for Mechanical Behaviour of Irradiated Materials (LCMI). From the experimental strength-displacement curve, a maximum failure strain, a maximum failure curvature and an equivalent constitutive equation were determined. CAST3M modelling of the fuel rod taking into account the elasto-plastic behaviour of the clad and the cracking of the UO2 fuel pellets was verified by the experimental results. Consequently, the identification of the respective contributions of the clad and of the pellets to the rod global behaviour was made possible. A two dimensional assembly with beam elements was modelled with CAST3M. The properties of the beams modelling the different parts of the assembly (top and bottom nozzle, grids) were chosen and adjusted according to their materials (zirconium alloys, steel) in order to obtain stiffness, tensile and shear behaviour, sliding and holding functions close to the experimental ones. Assembly bending calculations were performed. In order to obtain a rod integrity estimator, their maximum calculated strains and curvatures as a function of the bending angles can be compared to the failure experimental ones.

The study aims at examining the behaviour of electromagnetic actuator as inductivesensor. The electromagnets are integrated in an alternative Wheatstone bridge and poweredwith alternative tension. This circuit allows the measurement of the electromagnetinductance variation, and as this variation is a function of the air gap, the displacementcan be deduced. The effect of eddy currents is assessed in order to choose the suitablebridge frequency. Finally, a demodulator is used to obtain the tension proportional to theair gap value. The behaviour is assessed experimentally. Experiments are carried out on asimple beam; clamped at one end and simply supported at the other. The displacements couldbe measured by using four eddy current sensors and the inductive sensor. The inductivesensor displacement and a modal approximation of the four eddy current sensors resultingfrom impact testing are compared. Analysis of the results obtained predicts an efficientand robust behaviour.

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.

Nous proposons dans notre article, la confrontation entre un modèle de lubrification mixte et une étude expérimentale sur le comportement au frottement lubrifié d'une denture d'engrenage droit, effectuée sur un tribomètre pion disque. La configuration de la machine ainsi que les éprouvettes ont été adaptées pour l'étude du contact linéaire hertzien cylindre sur plan. Les travaux ont été menés sur quatre lubrifiants de différentes viscosités avec trois niveaux de pression. Les résultats montrent la convergence partielle ou totale entre le modèle et l'étude expérimentale.

La formation des cellules (FC) de production se traduit par le groupement des produits en familles et le partage des machines en sous-groupes. Le traitement de ce problème devient plus complexe en présence de gammes alternatives. Dans ce contexte, nous proposons une nouvelle approche qui traite ce problème en deux niveaux. Le premier niveau porte sur l'application de la méthode des plans d'expériences, l'objectif étant de choisir, pour chaque produit, la gamme préférentielle permettant l'optimisation des indicateurs de performance de FC. En plus, ce niveau de traitement permet une analyse de la sensibilité de la solution finale ignorée par les techniques antérieures de la FC. Nous avons proposé et justifié un nouvel indice de la FC défini par le pourcentage de conservation des données de la matrice d'incidence initiale. Le second niveau de traitement consiste à appliquer la méthode de la FC basée sur l'analyse des corrélations statistiques entre les différents produits et machines. Pour expliquer l'approche proposée, nous avons détaillé deux exemples numériques. Les résultats d'une analyse comparative appliquée à des problèmes reconnus en littérature, ont permis de valider l'approche proposée.

Numerical simulations of the isothermal turbulent jets mixing flows exhausted from twodifferent circular lobed nozzles are presented in the present paper. The numerical studieshave been conducted using a Favre-Reynolds Averaged Navier-Stokes approach, using thesecond-order Reynolds Stress Model (RSM) and structured mesh. Thevalidation of the numerical results with experimental data has been carried out only withone nozzle for the same configuration. This comparison shows reasonable agreement,principally, in terms of centreline longitudinal velocity, longitudinal fluctuatingvelocity and streamwise vorticity. In the second part, the effects of the inlet isothermallobed jet on the mixing process with variable density have been studied numerically. Forthe same area exit geometries (axisymmetric and asymmetric), a qualitative comparison ofthe numerical results with experimental data have been presented. All these indicated thebetter mixing enhancement performance of a lobed nozzle over asymmetric and axisymmetricnozzles respectively.

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.

Il est impératif pour l’ingénieur de s’assurer de la validité de ses outils de modélisation numérique et il lui revient de vérifier s’ils donnent la solution attendue pour un problème donné. Dans un logiciel d’éléments-finis, ceci peut être fait par l’utilisation de solutions analytiques lorsqu’elles existent, ou par la méthode des solutions manufacturées (MSM). Nous proposons dans ce travail d’étendre la MSM aux problèmes de contact unilatéral en grandes déformations pour lesquels, à notre connaissance, il n’existe pas de solutions analytiques non triviales. Nous montrerons comment l’utiliser comme un outil de vérification pour l’ingénieur. De plus, nous analyserons la précision et les taux de convergence de différents espaces d’approximation mixtes (déplacement-pression de contact), sur des éléments triangulaires et quadrangulaires.

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.