In water supply installations, noise pollution often occurs. As a basic component of a system, a flush valve may frequently be a source of noise and vibration generated by cavitation or high turbulence levels. During valve closing or valve opening, cavitation can be a problem. In order to decrease the noise and to improve the design inside a flush valve, some experimental and numerical analyses were carried out in our laboratories. These analyses led to some improvements in the design of the valves. Cavitation occurrence was more specifically addressed, using numerical simulation, and this is the main aim of the present paper. Particularly, the use of a simplified numerical test without cavitation model is compared with one using a cavitation model. In order to define potential cavitation risks in some parts of the valve, it has been found that a simplified approach provides an accurate overview. Computational Fluid Dynamics (CFD) simulations of cavitating flow of water through an industrial flush valve were performed using the Reynolds averaged Navier-Stokes (RANS) equations with a near-wall turbulence model. The flow was assumed turbulent, incompressible and steady. Two commercial CFD codes (Fluent 6.3 and Star CCM+ 3.04.009) were used to analyse the effects of inlet pressure as well as mesh size and mesh type on cavitation intensity in the flush valve.

This paper explores analytically the nonlinear dynamic behavior of rotors. Coupled nonlinear equations of motion are formulated using Hamilton’s principle. The rotor model is composed of a rigid disk and a flexible shaft which is characterized as a beam of circular cross section. Various influences are taken into account like the effect of higher order large deformations, rotary inertia, gyroscopic effect, rotor unbalance and the effect of a dynamic axial force. Forced response due to a mass unbalance is presented first for the linear analysis and then perturbation techniques are used to solve the complete equations of motion including nonlinear terms. Method of multiple scales is applied to examine the nonlinear behaviour of the rotor system. Resonant curves are plotted for different possible resonance conditions. It is concluded that the higher order large deformations and axial force acting dynamically on the rotor have a significant effect on its nonlinear response. This response varies for different parameters of the rotor like an unbalance mass and diameter of the shaft.

Silicon carbide particulate reinforced aluminum (Al/SiCp) Metal Matrix Composites (MMC) is finding increased applications in Industries due to its unique advantages. Holes are to be drilled in many applications for joining and assembly purposes. Friction drilling is a newer non-traditional hole-making chip less process used to make holes in a single step. The manuscript first discusses the mechanical properties such as tensile strength and micro hardness of Al/SiCp-MMC composites, then it discusses the roundness (hole diameter accuracy) errors on dry friction drilled holes. The parameters considered for the experiments are: the composition of work piece, work piece thickness, spindle speed, and feed rate. The results indicated that the increase in the composition of wt% of SiCp particles increases the tensile strength, hardness. The drilling test results indicated that moderate wt% of SiCp gives better results. Higher spindle speeds and higher feed rates increase the roundness error. The highly influential parameter which affects the roundness error is feed rate. Increase in plate thickness also increases the roundness error in drilling of MMC composites.

L’apparition de vibrations, ou bien des régimes instables, est induite par l’interaction dynamique du processus de coupe avec le système élastique de la machine-outil dans différentes conditions de travail. L’objectif de ce travail est de développer un modèle dynamique appliqué au processus de fraisage pour réaliser la surveillance du processus, l’analyse et l’optimisation des conditions de coupe lors du contact outil/pièce/machine. Pour mettre en place ce protocole et atteindre les connaissances approfondies des phénomènes dynamiques nous effectuons une étude de ceux-ci divisée en deux parties : la machine et le processus de coupe. Une analyse dynamique détaillée de la machine est obligatoire avant de modéliser les phénomènes vibratoires présents lors de la coupe.

Les opérations de fraisage sont relativement complexes à mettre au point car il y a de nombreux paramètres de coupe et caractéristiques géométriques de l’outil. De plus, les efforts de coupe varient en usinage, du fait de la discontinuité de la coupe. La modélisation des opérations de fraisage et la détermination des efforts de coupe devraient permettre d’évaluer, rapidement et avec peu d’essais, l’effet de paramètres géométriques de l’outil et des conditions de coupe, et définir ainsi un domaine d’utilisation acceptable. Toutefois pour réaliser cet objectif, il est nécessaire de disposer de modèles robustes et capables de reproduire l’effet de différents paramètres, en particulier ceux liés à la géométrie de l’outil. Le filetage à la fraise est une technique qui permet de générer aussi bien des filets intérieurs qu’extérieurs par interpolation hélicoïdale avec un outil ayant le profil du filet. Cette technique possède plusieurs avantages, notamment par rapport au taraudage, et s’avère adaptée au contexte de production de pièces à forte valeur ajoutée. D’un point de vue géométrique, le filetage à la fraise est une configuration d’usinage 3D complexe, et ceci par la trajectoire, la géométrie de coupe de l’outil et la section coupée. L’étude proposée traite de la modélisation géométrique du filetage à la fraise qui est une étape préliminaire indispensable notamment à la modélisation des efforts de coupe. L’approche développée expose une formulation analytique complète de la géométrie de la fraise (arête de coupe, face de coupe, face en dépouille) et examine les spécificités de ce type d’outil en terme de variation d’angle d’outil. Par ailleurs, elle propose une formulation simplifiée de la section coupée.

L’utilisation de machines-outils à structure parallèle devrait permettre d’accroître laproductivité de l’usinage par rapport aux machines-outils à structure sérielle pour desperformances cinématiques des axes similaires. Ces machines-outils doivent cependantprésenter une rigidité de leur structure, une précision de leur commande, et uneaccessibilité d’outil suffisantes pour l’usinage de pièces aéronautiques. Cet articlepropose alors de comparer les performances durant l’usinage d’une machine-outil 5 axes àstructure parallèle, la Tripteor X7 de PCI, et d’une machine-outil 5 axes à structuresérielle, la KX15 de Huron. La comparaison est réalisée à l’aide d’une pièce testreprésentative du secteur aéronautique. Les paramètres évalués sont le temps d’usinagepour les différentes opérations, la qualité dimensionnelle et géométrique de la pièceréalisée et l’état de surface des surfaces obtenues. Ces essais illustrent le potentieldes machines-outils à structure parallèle à usiner des pièces aéronautiques avec unequalité dimensionnelle et géométrique satisfaisante en augmentant la productivité.Cependant, la qualité d’état de surface obtenue avec la machine-outil à structureparallèle PCI Tripteor X7 n’est pas acceptable vis-à-vis des contraintes de qualité despièces aéronautiques. Ainsi, plusieurs voies d’amélioration du processus d’usinage avecles machines-outils à structure parallèle sont proposées afin de mieux maîtriser laproductivité et l’état de surface obtenue durant l’usinage.

L’usinage robotisé, nouveau challenge de la robotique industrielle, nécessite à la fois rigidité et précision du moyen de production. C’est pourquoi cette pratique particulière du détourage des composites était réservée jusqu’alors aux machines-outils à commande numérique. Cet article propose de démontrer, qu’à partir d’une connaissance des phénomènes de coupe liés aux procédés et de la modélisation des caractéristiques comportementales du robot, il est possible d’optimiser l’exploitation des cellules robotisées. Cette première étude porte sur le cas spécifique du détourage des pièces composites. D’un côté, le robot a été modélisé et ses paramètres de raideur ont été identifiés. De l’autre côté, les conditions de coupe optimales permettant de respecter l’intégrité matière et d’assurer la productivité souhaitée ont été déterminées. Les efforts d’usinage ont alors été relevés. À partir de ces deux études parallèles, les déformations du robot, pour un placement donné de la pièce dans son espace de travail, ont pu être déterminées. Par la suite, ces déformations peuvent être limitées en plaçant judicieusement la tâche dans le volume de la cellule robotisée. Cette solution simple permet de réduire significativement les déformations observées, notamment dans le cas de procédés sollicitant fortement le robot, et ce sans modifier sa commande.

L’obtention de pièces structurales en fonderie sable aluminium de haute techniciténécessite un processus de parachèvement conséquent comprenant la découpe du système decoulée, suivie d’un ponçage quasi global des surfaces. Les exigences industrielles entermes de sécurité et de rentabilité remettent fortement en cause la réalisation manuellede ces opérations. Cet article présente le développement d’une nouvelle cellule robotiséepour ce parachèvement, mené en collaboration avec La Société des Fonderies d’Ussel (SFU)du groupe ALCAN. La première partie est consacrée à la caractérisation des contraintesliées aux spécifications fonctionnelles attendues sur la pièce et aux procédés d’usinageet de ponçage. Ceci a abouti à la définition d’une cellule redondante 8 axes pour répondreau critère d’espace de travail et intégrant un robot à structure hybride (Tricept) pourses capacités à réaliser les opérations d’usinage en conditions UGV et de ponçage. Ladeuxième partie porte sur la définition de critères pour une gestion optimisée desredondances en vue d’améliorer le comportement global de la cellule et répondre auxexigences de précision et de capacité cinématique. La dernière partie présentel’optimisation mise en œuvre et les résultats validés sur un ensemble de pièces.

L’article propose une méthodologie pour exploiter les mesures de capabilité des procédésde fabrication dans le calcul des tolérances de localisation d’un ensemble d’élémentsgéométriques selon les standards ISO 1101 et ASME Y14.5 avec une approche statistique. Lenombre d’éléments géométriques étudiés, les erreurs systématique et aléatoire du procédéde fabrication seront retenues et incluses dans l’approche. Un modèle mathématiqueexplicite est développé dans le but d’identifier les fonctions de distribution statistiquepour différents types de tolérances de localisation. À partir de ces distributions, nousprésentons une méthodologie servant à estimer les valeurs des tolérances qui permettent derencontrer un seuil de conformité prétabli, et vice versa. L’article présente égalementune série d’abaques permettant un usage industriel simple et commode. Plusieurs exemplesde calculs sont illustrés et un cas d’étude y est présenté.

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.

La projection cold spray utilise principalement l’énergie d’impact des particules pour former des revêtements denses. L’étalement et l’adhésion des particules étant liés à l’énergie cinétique et donc à la vitesse des particules, il est primordial de maximiser leur accélération pour obtenir un rendement de dépôt élevé. Ce transfert de quantité de mouvement peut être optimisé en modifiant les paramètres de fonctionnement du système de projection mais également en choisissant une distance tuyère-substrat adéquate. Cet article décrit un modèle 2D mis en œuvre avec le logiciel de CFD Fluent pour simuler le comportement d’un flux de particules de titane dans un écoulement supersonique. Ses résultats montrent que les particules n’atteignent pas leur vitesse maximale en sortie de tuyère mais environ 90 mm en aval de celle-ci. C’est donc à cette distance que le substrat doit être placé pour optimiser la projection. La précision de ces calculs est confirmée expérimentalement et les variations significatives d’épaisseurs des dépôts montrent l’influence drastique de la distance de tir sur le rendement de dépôt.