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.

Le but de ce travail dans le thème "Modélisation de structures composites" est la modélisation en flexion de structures sandwiches. Les étapes principales de cette étude sont : la détermination des constantes élastiques du matériau par une homogénéisation numérique à l'aide du logiciel "Samcef" ; le développement analytique et l'implémentation dans le logiciel de calcul formel "Mathematica" de modèles raffinés de la flexion 3 et 4 points ; la validation expérimentale des différents modèles développés. Il est important de noter la mise en œuvre de nouveaux moyens de mesure tels que la stéréocorrélation d'images et l'interférométrie laser pour la mesure de déformations, des déplacements et des contraintes.

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.

In industrial area, drilling is one of the most commonly used machining operations. Today, conventional drilling methods have found their limits in deep hole drilling. To be able to push these limits, we have developed a new technology: vibratory drilling. The aim of this study is to determine the influence of the twist drill geometry on performance of the self vibratory drilling head. For that reason, it is necessary to identify the geometrical properties which have the strongest influence on axial vibrations of twist drill and on chip fragmentation. Moreover, we have also validated the experimental results by a simulator which can predict the behaviour of the self vibratory drilling head by taking into account geometrical defects of the tool.

La résistance à la déchirure ductile des aciers est souvent caractérisée par des courbesexprimant la variation d’un paramètre global (ouverture en pointe de fissureδ, force d’extension de fissure J) en fonction del’accroissement de fissure Δa. Cet article rappelle les problèmes detransférabilité posés par ces mesures et identifie les facteurs qui la compliquent pourles joints soudés. Il donne des recommandations pour la détermination expérimentale de larésistance à la déchirure des joints soudés.

Ce travail porte sur l'étude du comportement en fatigue d'assemblages soudés en acier S355NL, représentatifs d'éléments de structures navales.L'objectif est de développer une méthodologie pour estimer la durée de vie à l'amorçage d'une fissure de fatigue pour ce type de structures.Notre approche se décompose en deux étapes.Premièrement, un calcul de structure par éléments-finis permet d'obtenir les cycles contrainte-déformation stabilisés en tout point de l'assemblage soudé pour un chargement d'amplitude constante ou variable.Ce calcul prend en compte le comportement élastoplastique du métal de base, une variation de la limite d'élasticité dans les différentes zones de la soudure basée sur des mesures de dureté, la géométrie locale du pied de cordon mesurée sur des photos de profil des éprouvettes, et éventuellement la présence de contraintes résiduelles.Deuxièmement, dans le cas où une adaptation élastique rapide se produit, un post-traitement permet de calculer la durée de vie à l'amorçage d'une fissure de fatigue, par l'utilisation d'un modèle d'endommagement à deux échelles basé sur les travaux de Lemaitre et al.Les paramètres matériaux de ce modèle ont été identifiés à partir de courbes d'endurance établies pour le métal de base.Pour valider l'approche proposée, des essais de fatigue en flexion quatre points ont été réalisés pour deux rapports de charge (0,1 et 0,3), sur des éprouvettes soudées réalisées par DCN.Pour compléter l'analyse, des mesures de contraintes résiduelles présentes dans les éprouvettes soudées ont été réalisées par diffraction de rayons X.Les comparaisons entre les durées de vie expérimentales et les durées de vie calculées sont encourageantes pour la campagne d'essais réalisée.L'exploitation de la méthode proposée est à l'étude pour un autre mode opératoire de soudage.

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.

Une modélisation du transport de l'humidité dans des plaques minces stratifiées, quiintègre le phénomène de diffusion préférentielle le long des interfaces entre les plis, est proposée dans ce travail. Une loi d'interface surfacique,asymptotiquement équivalente à une très fine couche de fortediffusivité, est tout d'abord établie par des techniquesasymptotiques, puis introduite au niveau desintercouches d'une plaque mince stratifiée. Des développementsasymptotiques selon l'épaisseur de la plaque permettent alors deproposer un modèle bidimensionnel équivalent pour lecomportement hygroscopique de plaque lamifiée dans le cas où les faces supérieure et inférieure de la plaque sont hygroscopiquement isolées. Desapplications numériques viennent enfin valider et illustrer cesmodèles asymptotiques.

Cet article porte sur la modélisation des culasses aluminium de moteurs diesel HDI en vue de prédire leur tenue en fatiguepolycyclique. Celles-ci, avant d'être frettées, serrées sur le bloc moteur et utilisées en service, subissent un traitement thermique (trempe et revenu) afin d'améliorer leurs propriétés mécaniques. Lors de ce procédé d'importantescontraintes résiduelles sont générées. Leur modélisation est nécessaire pour obtenir des résultats numériques prédictifs. Une première difficulté vient de la modélisation des échanges thermiques. Pour cela, le choix d'une fonction analytique simple pour le coefficient d'échange H = f(Tparoi), suivi de l'optimisation des différents paramètres, a permis demodéliser les courbes de refroidissement. Une fois l'histoire thermique de la culasse modélisée, un calcul mécanique élastoplastique permet dedéterminer les contraintes résiduelles. Celles-ci, fortement de traction dans la zone à risque, sont défavorables à la tenue à la fatigue polycyclique de la pièce dans le cas de la trempe à l'eau. La prise en compte de l'état résiduel de fin de traitement thermique dans la filière de dimensionnement à la fatigue polycyclique permet alors de caractériser les zones à risque expérimentalement observées.

Il s'agit de prévoir le comportement dynamique d'un démarreur de moteur d'avion dans le cas d'un redémarrage en vol. Une modélisation du système en torsion est réalisée, prenant en compte les raideurs d'engrenages, les jeux, et la non-linéarité de l'embrayage de type roue libre. Trois types d'éléments sont nécessaires à la modélisation du démarreur : arbre en torsion avec amortisseurs, liaison engrenage avec raideur, jeu et amortisseurs, roue libre embrayage avec raideur non-linéaire. Le système est étudié en régime transitoire dans la phase de réengagement (redémarrage en vol). La montée en vitesse de la turbine à air engendre un couple variable en fonction du temps. Un amortissement localisé sur le moteur d'avion permet de simuler le ralentissement du moteur. Les vitesses des différents éléments, ainsi que les couples supportés par l'arbre de transmission sont examinés. La possibilité de glissement entre les bagues de la roue libre au moment de l'embrayage est simulée, faisant apparaître un surcouple important dans l'arbre de transmission.

L’assemblage de certaines pièces métalliques qu’on peut rencontrer dans l’industrie(nucléaire, spatiale, ...), engendre souvent un chemin de fuite qui peut laisser passer unfluide. L’étude suivante a pour objet la compréhension de la phénoménologie d’unécoulement confiné traversant le voisinage du point critique et son influence sur le débitde fuite. Ce problème d’étanchéité a été limité aux situations stationnaires etvisqueuses. Le chemin de filtration a été assimilé à un capillaire dont la paroi estmaintenue à la température critique. Une différence de pression a été imposée entre uneentrée supercritique et une sortie subcritique. L’approche phénoménologique a permis demettre en évidence la présence d’une zone de transition au passage du point critique. Danscette région de forte dilatation on a montré l’existence d’un couplage thermo-dynamique etle rôle joué par la convection thermique qui associe la conduction pour assurer letransport de chaleur. On montre que la progression du fluide vers l’extérieur est ralentiepar un effet bouchon.

This paper presents a ductile damage-gradient based nonlocal and fully coupledelastoplastic constitutive equations by adding a Helmholtz equation to regularize theinitial and boundary value problem (IBVP) exhibiting some damage induced softening. First,a thermodynamically-consistent formulation of gradient-regularized plasticity fullycoupled with isotropic ductile damage and accounting for mixed non linear isotropic andkinematic hardening is presented. For the sake of simplicity, only a simplified version ofthis model based on von Mises isotropic yield function and accounting for the singlenonlinear isotropic hardening is studied and implemented numerically using an in house FEcode. An additional partial differential equation governing the evolution of the nonlocalisotropic damage is added to the equilibrium equations and the associated weak formsderived to define the IBVP (initial and boundary value problem). After the time and spacediscretization, two algebraic equations: one highly nonlinear associated with theequilibrium equation and the second purely linear associated with the damage non localityequation are obtained. Over a typical load increment, the first equation is solvediteratively thanks to the Newton-Raphson scheme and the second equation is solved directlyto compute the nonlocal damage \hbox{$\Bar{{D}}$}D̅ at each node. All the constitutive equations are “strongly” affected bythis nonlocal damage variable transferred to each integration point. Some applicationsshow the ability of the proposed approach to obtain a mesh independent solution for afixed value of the length scale parameter. Comparisons between fully local and nonlocalsolutions are given.

Nous étudions l'écoulement dans le plan de sortie d'un jet tournant à grand nombre deReynolds généré à l'aide d'un nid d'abeilles tournantsuivi d'une tuyère convergente. Des mesures fil chaud réalisées en sortie de deux tuyères de taux de contraction différents montrent l'apparition progressive de turbulencepour des valeurs identiques du taux de rotation de l'écoulementen amont des tuyères. Afin d'expliquer ce phénomène, nous étudions donc la dynamique de l'écoulement de conduite compris entre le nid d'abeilles et le plan de sortie des convergents. Un modèle stationnaire simple d'écoulement est d'abord introduit. Il montre la possibilité d'unerecirculation à la paroi de la tuyère lorsque les conditions amont sont proches de la criticité,définie au sens des ondes inertielles pouvant se propager dans l'écoulement. Nous trouvons ensuiteque cessolutions sont globalement stables à des perturbations axisymétriques, mais sontsusceptibles d'amplifier fortement des perturbations de petite échelle initiées à l'amontde l'écoulement et suivies le long de leur trajectoire jusqu'en sortie.

De nos jours l'usinage de surfaces complexes reste une opération délicate à maîtriser. Deux procédés permettent d'obtenir de telles surfaces en usinage : le fraisage en roulant avec une fraise cylindrique ou conique et le fraisage en bout avec une fraise hémisphérique ou torique. Le fraisage en roulant étant plus productif que le fraisage en bout, il serait donc intéressant de l'utiliser pour usiner tout type de surface. Le problème de ce mode de génération de surface est qu'il engendre des interférences locales (positives ou négatives) par rapport à la surface théorique. La solution innovante proposée par ces travaux consiste à jouer sur la forme de l'outil en utilisant des fraises à géométrie particulière en forme de tonneau, le but étant de diminuer les interférences locales. L'objectif de cette étude est la géométrie de la fraise tonneau en fonction de la surface et des tolérances imposées.

Le présent article traite des interactions fluide/structure dans le domaine des moyennes fréquences. En effet, dans ce domaine fréquentiel, il n'est pas possible de modéliser un système fluide/structure en FEM car la densité modale du milieu fluide est trop importante, ni de le modéliser en SEA car cette modélisation ne serait pas valide. Une méthode hybride FEM/SEA est donc développée : la méthode SEA-like. La méthode SEA-like est une méthode énergétique dont la matrice est calculée avec des méthodes de type "basses fréquences". Les coefficients SEA-like sont calculés avec une condensation dynamique afin de prendre en compte la densité modale importante dans le système. Dans cet article, la matrice SEA-like d'un système couplé plaque/cavité est calculé avec une analyse modale. On obtient alors une expression simplifiée des coefficients SEA-like. La matrice SEA-like est alors validée dans le domaine des basses fréquences avec modélisation FEM du système couplé et dans le domaine des hautes fréquences avec une modélisation SEA du système couplé.

Une procédure numérique est développée pour étudier les effets de la forme du raccordement rainure/coussinet (carrée, et arrondie avec différents rayons de courbure) d'un palier hydrodynamique sur le développement de l'écoulement, le débit et la distribution de la pression. Les équations bidimensionnelles de Navier-Stokes, écrites pour un écoulement laminaire d'un lubrifiant incompressible, sont résolues numériquement par la méthode des éléments finis en utilisant la méthode de chargement par incrémentation. La simulation numérique utilise la vitesse de l'arbre et la pression d'alimentation comme paramètres dynamiques, alors que le rayon de courbure de raccordement rainure/coussinet est utilisé comme paramètre géométrique. Le travail présenté dans cet article souligne que la pression d'alimentation, l'interaction de la couche de cisaillement avec l'écoulement dans la cavité et l'interaction du coussinet avec le domaine de la rainure à travers un raccordement carré ou arrondi influencent l'écoulement, aussi bien que la magnitude et le profil des pressions et des vitesses dans la rainure. Il est en particulier montré qu'un choix judicieux de profil de raccordement – à pression d'alimentation égale – permet de doubler l'apport de fluide frais dans le film lubrifiant.

La topographie de surface est une caractéristique à prendre en considération au même titre que la composition chimique pour décrire la fonctionnalité d'une surface. Cette topographie peut être décrite par des paramètres de rugosité d'amplitude, de fréquence ou hybrides. L'évolution de deux paramètres d'amplitude Ra et Rt en fonction de la longueur d'évaluation est ici étudiée sur un acier inoxydable de type 316L dont la surface est obtenue par polissage pour différents grades de papier. Cette étude montre l'existence de trois régimes en fonction de l'échelle d'observation des valeurs de Ra et Rt. Un premier régime où l'endommagement des surfaces ne comporte pas de loi d'échelle entre les différents grades de papier. Un régime transitoire est aussi identifié et caractérisé par un paramètre d'évaluation appelé Cut-Off qui suit une loi logarithmique en fonction de la taille de grain du papier. Enfin un troisième régime où les paramètres de rugosité suivent une parfaite loi d'échelle prouve que pour ce régime les mécanismes d'endommagement sont identiques à des échelles différentes.

Cet article présente la simulation d'écoulements autour decorps en mouvement basée sur un solveur Navier-Stokes utilisant destechniques d'adaptation locale de maillage.Après une description des méthodes utilisées, une application à l'étude d'impacts sera présentée. On mettra en évidencel'intérêt de l'adaptation locale de maillage dans ce type de simulation,notamment pour la capture précise des pics de pression engendrés lors des impacts.

Subsystems of rotary-wing aircrafts, such as helicopters for instance, are strongly interrelated due to their intrinsic specificities. Convergence to a feasible design is then not ensured and implies an iterative process. Moreover, rotorcrafts must cover a much wider range of missions than their fixed-wing counterparts. For those reasons a correctly sized rotorcraft is difficult to obtain and finding the best design for a defined set of missions needs numerous iterations. This article presents the application of a multi-objective optimization approach from the predesign stage. The standard predesign approach has been reformulated to highlight sizing constraints and three strategies are then proposed to solve those constraints: the first one is the basic transcription of the standard predesign approach; the second one leaves the problem solving to the genetic optimizer through penalization; the third one is a hybrid of both previous methods based on a constraint repairing approach. Those strategies also involved the adaptation of the helicopter modelling. Here, the focus is on two components of that new model: namely the main rotor polar and the weight assessment model.

Cet article illustre la mise en évidence des phénomènes d’entrée liés à la valeur finiedes rayons de deux disques, l’un est tournant et l’autre est fixe. L’analyse del’écoulement est faite à partir d’une configuration des lignes de courant pariétalesinduites au voisinage d’un disque tournant en utilisant la technique de visualisation del’écoulement pariétal par dépôt électrolytique qui a donné de bons résultats dansplusieurs cas de solides en rotation. Cette méthode expérimentale a permis de montrer lesdifférents phénomènes caractérisant ce type d’écoulement tels que les effets de bord et devérifier les résultats théoriques concernant le champ des vitesses obtenues grâce à unmodèle mathématique basé sur une méthode itérative à tir corrigé. L’écoulement est de typeBatchelor : deux couches limites développées sur chaque disque, séparées par un noyau defluide tournant à 0,3 ω (ω étant la vitesse de rotationdu disque tournant).