Les constructeurs ferroviaires utilisent de plus en plus le procédé d'assemblage par rivetage pour les avantages qu'il procure. Il conserve l'intégrité des matériaux contrairement au soudage et permet de rendre les structures plus modulaires. Par ailleurs, afin d'améliorer la sécurité dans les transports guidés, des critères de dimensionnement à la collision sont intégrés dans les phases de conception. Il apparaît dès lors nécessaire de mieux connaître le comportement de ces assemblages, le dimensionnement actuel étant gouverné par des règles empiriques. Pour les chocs à faible vitesse (accostages), la sollicitation peut être considérée quasi-statique en première approximation. La rationalisation du nombre, de la dimension et de la répartition géométrique des rivets est également un objectif prioritaire pour optimiser le dimensionnement des structures rivetées et conserver ainsi l'intérêt de ce procédé d'assemblage. Nous proposons de mettre en place une méthodologie fondée sur la simulation numérique du comportement local des rivets, afin d'en extraire les informations nécessaires à la mise en données d'une liaison macro-géométrique et d'un modèle macroscopique de rupture associés dans les modèles globaux de simulation. La méthodologie est ensuite vérifiée par un essai sur un sous-ensemble de structure industrielle.

Nous présentons dans cet article la suite des résultats déjà publiés dans la référence [CITE]. Cet article traite de la modélisation de pont ferroviaire soumis à des chargements roulants de type convoi. Une modélisation à l'aide de la méthode de superposition modale et du Lagrangien du système est présentée prenant en compte le poids du convoi, les amortisseurs viscoélastiques des roues ainsi qu'un nombre de travées indéterminé. Les équations couplées du mouvement pont-convoi sont résolues numériquement par la méthode de Newmark avec un calcul itératif. Un exemple d'application est traité à la fin de cet article pour étudier l'influence du nombre de véhicules du convoi sur le comportement dynamique du système pont-convoi, et comparer le déplacement et la vitesse verticaux du pont et des véhicules avec et sans amortissement.

The teamwork characterizes the early stages of the product development process. The teamwork in these early stages is characterized by simultaneous writing and sketching. Since the work is done on paper a later use of the generated ideas with computer programs is hindered. This represents a break in the logical concatenation of the product development process and thus results in a loss of information. This implies that it is necessary to provide the group with a tool that collects the information already during writing and sketching. A technical workplace is described that uses techniques from virtual reality to allow a real teamwork in these early stages. Using picture acquisition and color separation techniques different pencils can be detected simultaneously in real time on a horizontal surface. Since only active parts are detected by the picture acquisition no quantization errors can occur caused by other objects on the surface like paper, elbow or hands. The realized teamwork space offers an A1-size work area onto which a simultaneous input is possible with four pens of different color. For the construction of the device a material has to be evaluated that is suitable for a back-projection.

La résistance mécanique des interfaces entre deux matériaux différents constitue un problème critique, tant d'un point de vue fondamental que d'un point de vue appliqué. De fait, la décohésion interfaciale est un mécanisme fréquent de défaillance des composants multimatériaux ou des pièces revêtues, d'usage de plus en plus courant dans les technologies avancées actuelles. Un certain nombre de considérations générales sont exposées sur les phénomènes de décohésion et la mécanique de la rupture interfaciale, dans l'objectif d'en déduire les critères qui assurent une validité optimale aux résultats des essais mécaniques de mesure d'adhérence. Parmi les techniques expérimentales existantes, l'accent est mis sur celles qui permettent une détermination fiable de l'énergie de rupture interfaciale. Le cas de l'essai de gonflement-décollement est développé. Les résultats obtenus par cette technique sur plusieurs systèmes couches/substrats sont présentés et commentés.

Dans le cadre d'une expérience sur la migration de bulles dans un écoulement de Couette cylindrique, un bilan dynamique sur ces bulles a été formulé. Deux cas ont été traités. Le premier pour des écoulements en condition de gravité terrestre, à nombre de Reynolds de bulle important. Le second dans des conditions de microgravité avec des nombres de Reynolds de bulle inférieurs à l'unité. Le premier régime est fortement inertiel et permet la détermination des coefficients de portance et de traînée s'appliquant dans le bilan dynamique. Le second régime est essentiellement visqueux. Utilisant les développements récents établis dans ce domaine, le bilan de forces prend en compte les effets de paroi et de courbure qui peuvent intervenir. En effet, outre la correction de Fàxen, les effets inertiels et de déformation, de même ordre, sont conjointement pris en compte dans la migration des inclusions. Les particules se trouvant dans ce cas dans une zone intermédiaire entre la très proche paroi et l'écoulement sans frontière, les coefficients des forces inertielles de migration ont été approchés à partir des résultats existants pour des sphères solides.

Le développement du jet libre est relativement bien connu, ce n'est pas le cas du jet plan turbulent en présence d'un impact. En effet, selon la distance H de la paroi d'impact, et de l'épaisseur initiale e du jet, le développement se fera de manière relativement différente à cause du confinement qui conditionne l'expansion du jet. À la différence du jet libre, il n'existe pas à l'heure actuelle de base de données complète ni de modèle global permettant de décrire analytiquement la décroissance de la vitesse moyenne dans le plan de symétrie des jets plans en impact. La littérature fait bien état de lois semi-empiriques, mais les relations correspondantes ne concernent que quelques zones de la région de jet : le cône potentiel et la zone d'affinité principalement. Le travail présenté concerne d'une part, l'établissement d'une corrélation générale capable de décrire l'évolution de la vitesse axiale quelles que soient l'épaisseur du jet et la distance à l'impact, et d'autre part, la description du champ de turbulence du jet et les lois d'épanouissement latéral. Les résultats du modèle de décroissance de la vitesse axiale sont aussi comparés et validés à l'aide de mesures expérimentales obtenues par vélocimétrie laser à effet Doppler.

Sous l'effet des charges transmises, les éléments d'une transmission par engrenages se déforment et les contacts entre dentures peuvent s'effectuer hors du plan d'action théorique entre profils non conjugués si les corrections de forme sur les dents ne sont pas appropriées. L'objectif principal de cet article est de présenter un modèle original permettant une première approche du comportement dynamique d'engrenages cylindriques droits soumis à ces conditions de fonctionnement particulières. Le pignon et la roue sont assimilés à des cylindres indéformables liés par des rigidités dont les valeurs et les orientations dans l'espace dépendent du temps afin de simuler les évolutions des conditions d'engrènement. En première approximation, seuls les degrés de liberté de torsion sont pris en considération. Les résultats montrent que les contacts entre profils non conjugués induisent des phénomènes dynamiques particuliers qui se traduisent au niveau du chargement sur les dentures par, i) une durée de contact plus importante donc un rapport de conduite plus élevé que dans les conditions nominales, ii) des impacts dont les amplitudes dépendent du niveau de charge transmise et des vitesses de rotation.

La modélisation paramétrique du comportement dynamique des clapets de compresseurs à pistons nécessite un choix judicieux des paramètres sur lesquels le recalage est efficace. Cet article s'attache à décrire des expériences réalisées en vue de l'obtention de grandeurs propres à vérifier le bien fondé des modèles aussi bien que de permettre la résolution du problème inverse de la dynamique des clapets. L'analyse des résultats conduit à des modèles qui constituent des aides à la conception des clapets pour une optimisation des rendements mécanique, volumétrique et énergétique, donc aussi une réduction des vibrations, des chocs et du bruit.

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.

The quest for high particle energies of modern super conducting lepton and hadron storage rings assumes a strong minimisation of the non-magnetic interconnection zones when compared to the total magnetic length of the main quadrupoles and the dipoles. The ratio of non-magnetic to magnetic zones in the LHC is close to 3%. Such a low percentage leads to a very compact design of systems and sub-systems situated in the interconnections, like the mechanical compensation system, composed of the bellows expansion joints, that have to compensate for the thermal contraction of the magnets. Given the complexity of the LHC interconnections, the requirements concerning their reliability were considerably increased since the availability of the collider for physics cannot be compromised. The failure modes taken into account in the present analysis are grouped into 3 categories: material failures, structural stability failures and fatigue failures. Optimisation of stainless steel for cryogenic applications has been carried out. Also, a concept of reliability oriented parametric optimisation of the LHC interconnections is presented.

With the increasing demand for improved electronics cooling, thermal management and cooling techniques have evolved in design and efficiency over the last three decades. The paper focuses on heat pipes as practical as possible inexpensive alternatives to cool electronic components. An analysis of the necessary conditions allowing the appearance of convective motion and its interaction with energy exchange at the liquid/vapour interface is performed. The numerical simulation allows the access to the evaporation profile and its dependence with the operating conditions. The role of the inversion of the thermal distribution on the development and the orientation of the Marangoni cells and the local convection near the contact line is presented.

Le travail présenté dans cet article est relatif à l'intégration d'une interface à retour d'efforts dans un environnement de simulation. Après une analyse de l'existant dans le domaine, des conditions d'intégration et des applications potentielles, nous présentons la solution retenue et les étapes de développement. Les éléments de modélisation nécessaires à la manipulation d'objets, de mannequins et de robots à l'aide du Phantom Desktop sont particulièrement développés dans ce papier. Nous montrerons également comment le retour d'effort est géré par l'application. Cette étude a été concrétisée par le développement du module eM-Virtual Desktop associé au produit eM-Workplace de la société Tecnomatix. Le module développé est testé actuellement par un constructeur automobile européen.

Selon la composition chimique et la température, les aciers présentent deux phases à l'équilibre : austénite et ferrite. La solubilité quasi nulle du carbone et de l'azote dans la ferrite à température ambiante favorise la précipitation de carbures et/ou de nitrures pouvant conduire au durcissement de la matrice. Pour les fortes teneurs en carbone, apparaît une phase eutectoïde dure, la perlite, constituée de lamelles de ferrite et de cémentite (carbure de fer). Les aciers ferrito-perlitiques (matrice ferritique avec des îlots de perlite) présentent une limite d'élasticité élevée avec des potentialités d'allongement importantes ; un durcissement complémentaire peut être obtenu par écrouissage (par exemple, les aciers steel cord). Un refroidissement rapide de l'austénitique conduit à des phases métastables dures : la martensite et la bainite. Selon la teneur en carbone et le schéma de refroidissement, on obtient généralement des structures multiphasées à matrice ferritique ; la transformation martensitique se produisant avec un changement de volume, la limite d'élasticité est affectée par la formation de ce constituant. Dans certains cas particuliers, l'austénite résiduelle après refroidissement se transforme progressivement en martensite durant la déformation. Cet effet TRIP (Transformation Induced Plasticity – Transformation induite par la plasticité) permet l'obtention d'une résistance élevée avec une ductilité importante. Ainsi, il est possible d'obtenir différentes familles d'acier couvrant un large domaine d'utilisation. La modélisation de leur comportement mécanique doit permettre de définir les structures optimales pour une tenue mécanique visée.

L'expérimentation en microgravité (tours de chute libre, vols paraboliques, fusées sondes et stations orbitales) est intéressante pour certains problèmes de mécanique des fluides où les gradients de densité sont importants sans que la convection forcée ne soit trop grande. On peut y éclaircir certaines situations rendues trop complexes par la présence des forces d'Archimède, reproduire des conditions idéales correspondant à des problèmes types bien connus. En France, le CNES et le CNRS soutiennent ces études au travers de groupements de recherche depuis 1992. L'intérêt de l'expérimentation en micropesanteur et du soutien théorique et numérique associés est mis en évidence dans cet article, tant pour la recherche fondamentale que pour les applications. Les moyens de compenser la gravité terrestre sont présentés. Les considérations de base portent sur la convection naturelle, les effets d'interface, l'évaporation d'une goutte de fluide pur dans un mélange gazeux, la combustion d'une plaque. Les effets de la gravité résiduelle sont abordés à propos de la combustion de gouttes sous haute pression. Les résultats et les perspectives portent sur les points suivants : convection, solidification et croissance cristalline, combustion et phénomènes réactifs, interfaces fluides, milieux granulaires et polyphasiques, fluides critiques.

Today's businesses continually search for ways to increase productivity. To achieve this goal, shorter product development cycles and shorter manufacturing times are required. In both cases, problems that may arise during development must be identified much faster. In product development, this is done using virtual prototypes that can be easily duplicated and shared between everyone involved. In addition to this product design process, the stability of the manufacturing process and the resulting product quality ultimately determine the product's profitability. Therefore the manufacturing concepts of a new product can best be demonstrated using Virtual Manufacturing. The subset of Virtual Manufacturing where material properties of the product and machine tools and the physics of the process are investigated is called Virtual Process Engineering. Virtual Process Engineering utilizes Finite Element Methods (FEM) and simulations for the computation of the manufacturing process and Virtual Reality (VR) for quick and intuitive examination of the computation results.

Les aciers TRIP présentent une ductilité élevée et une forte résistance. Cette propriété remarquable trouve son origine dans la transformation martensitique de l'austénite. Ce comportement est modélisé avec une approche par transition d'échelle en utilisant le cadre de la thermomicromécanique pour déterminer les forces motrices ainsi que les lois de germination et de croissance qui contrôlent l'évolution de la microstructure. La présence de frontières mobiles et la discontinuité du champ de déformation au passage de ces interfaces sont prises en compte dans l'écriture des équations de champs. On montre que le champ de contrainte interne associé à la transformation se compose d'une contribution à longue distance responsable de la sélection des variantes et d'une contribution locale liée à la morphologie des microdomaines et au mode de croissance. On utilise une approche cristallographique à variables internes pour déterminer ces contributions. L'utilisation d'un modèle auto-cohérent classique permet ensuite de décrire le comportement global. Les résultats numériques obtenus sont comparés avec les données expérimentales pour un alliage FeNi et un acier TRIP 0,2C-1,5Si-1,5Mn élaboré par l'IRSID.

Des particules soumises à un champ de force peuvent entraîner d'autres particules non soumises à ce champ par interactions hydrodynamiques. On étudie un processus continu dans lequel les deux types de particules sont transportées par un écoulement de cisaillement perpendiculaire au champ de force. Cet entraînement est modélisé par une étude statistique de la suspension en écoulement de Stokes. Le champ de forces et l'écoulement modifient la probabilité de paire de particules de types différents. On montre que si le cisaillement est trop important, il apparaît des doublets permanents, ce qui augmente l'entraînement. Sinon, cette probabilité est anisotrope, mais est cependant proche de celle calculée pour un champ de force seul, probabilité qui est isotrope. On présente alors un modèle d'entraînement basé sur les vitesses moyennes des deux espèces de particules. Ce problème s'applique en particulier à la technique de séparation dite par cellule SPLITT en chimie analytique. Dans cette technique, des particules marquées soumises à un champ sont séparées mais entraînent les particules non marquées. Le modèle est appliqué à l'optimisation du dimensionnement de la cellule SPLITT.

Le travail présenté dans cet article a pour objectif la création d'une procédure d'optimisation à distance appliquée à la conception de navires. La démarche doit prendre en compte les contraintes industrielles actuelles liées au déploiement de l'ingénierie concourante. Cette optimisation doit être réalisée dans le cadre d'une conception collaborative et multi-sites, en plus elle doit être opérationnelle sans demander des changements importants dans l'organisation de l'entreprise. Elle doit prendre en compte les coûts importants de calcul et les expertises nécessaires à l'évaluation des critères et des contraintes. La solution proposée dans cet article couple un algorithme génétique d'optimisation multi-objectif avec un outil de communication asynchrone. Les avantages des approches abordées et des solutions apportées sont présentés dans le cadre d'une application industrielle. Il s'agit de l'optimisation multi-objectif de la carène d'un navire rapide. L'expérience a été réalisée en grandeur nature entre trois entreprises européennes spécialisées dans l'étude et la conception de navires. L'approche a mis en évidence la possibilité d'améliorer de façon importante les méthodes de travail industrielles existantes.

VIRTOOL is an application that is part of the European Union supported project “Virtual Manipulation to Simulate Machine-Tool Processes” (VIRTOOL, CRAFT-1999-70292). The application is being developed by a consortium of two industrial enterprises (Alecop, IMH) and three partners in research and higher education (CEIT, TUD, ACM) from four European countries. The objective of this project is to design and develop a computer-supported learning environment for machine-tool processes by using interactive 3D graphics and virtual reality techniques. An integral part of this software will be an easy to use construction tool for the development of new 3D simulation models of machine-tools with the supporting learning material, which is based on a general instructional design model.

Les hautes propriétés spécifiques des matériaux composites à matrice d'alliage de titane renforcée unidirectionnellement par des filaments de carbure de silicium permettent d'envisager leur emploi pour des applications aéronautiques. Après une brève description des constituants et du mode d'élaboration, les principaux mécanismes d'endommagement sont présentés. Les ruptures de filaments sont observées dans le cas d'une sollicitation longitudinale tandis que la rupture de l'interface est mise en évidence dans le cas d'une sollicitation transverse. Diverses approches multiéchelles destinées au dimensionnement de pièces en composite SiC/Ti sont ensuite envisagées. Une analyse basée sur la description du mécanisme de rupture des filaments permet d'estimer la contrainte à la rupture dans le cas d'une sollicitation longitudinale. Une méthode de transformation de champ permet d'obtenir une loi de comportement prenant en compte les contraintes résiduelles de fabrication. Elle est utilisée pour le calcul d'un disque de compresseur de turboréacteur renforcé circonférentiellement par un composite SiC/Ti.