Le travail que nous présentons dans cet article a pour but de montrerles avantages liés à la mise en place d'une maintenance prédictive,relative aux outils de coupe pour les usinages à enlèvement de matière.Nous décrivons la méthode de détection des fautes basée sur l'utilisationdu modèle analytique de la rugosité des pièces usinées. Ce modèleest établi sous des conditions de coupe données, calculées en fonctionde la rugosité maximale souhaitée. Deux types de fautes, d'une partl'usure prématurée de l'outil de coupe et d'autre part le bris del'outil sont injectées lors de l'usinage des pièces et permettentainsi de valider la méthode de détection proposée. Le principe decette méthode est de comparer la rugosité mesurée à la rugosité calculéeà partir du modèle analytique. En l'absence de faute, les deux valeurstraduisant ces rugosités sont identiques, tandis que l'occurrence d'unefaute se traduit par une différence entre ces deux signaux, cettedifférence étant appelée résidu. Une maintenance systématique estégalement proposée pour pallier à l'usure normale de l'outil. La duréede vie de l'outil de coupe est calculée en utilisant le modèle dela rugosité couplé à la rugosité maximale spécifiée.

Un modèle rhéologique est proposé pour décrire le comportement viscoplastique, sans écrouissage, à haute température (900 °C) d'un superalliage de nickel dans une large gamme de vitesses de déformation (10-1 à 10-4 s-1). À partir du modèle proposé, une loi de comportement viscoplastique est établie ; les paramètres de la loi de comportement sont identifiés grâce à des essais monotones en traction biaxiale de membranes soumises à une pression de gaz neutre (essais de disques sous pression d'hélium). La loi viscoplastique permet de calculer les contraintes avec une précision de 1 % aux grandes vitesses de déformation et de 4 % aux vitesses les plus faibles pour toute la gamme de déformation ; la limite d'élasticité identifiée dépend de la vitesse de déformation en suivant une loi logarithmique identique à celles indiquées par différents auteurs pour d'autres alliages métalliques. Les paramètres identifiés à partir d'essais de traction biaxiale sur tôles minces permettent de calculer, avec une bonne précision, les contraintes obtenues au cours de cycles stabilisés de traction-compression uniaxiale sur des éprouvettes cylindriques. L'avantage de la technique proposée est d'utiliser des essais de disques beaucoup plus faciles à réaliser à haute température que des essais de traction-compression uniaxiale sur éprouvette cylindrique.

Cette étude présente l'analyse de la réponse mécanique en cisaillement d'un stratifié constitué de 12 plis de tissus de fibres de verre E/résine époxyde conditionné en milieu humide à différents taux d'humidité relative 0, 60 et 96 % RH à 60 °C. L'analyse du comportement mécanique a permis de montrer que l'influence de la concentration en eau sur les caractéristiques mécaniques présente une réduction importante et significative du module de cisaillement et de la contrainte de cisaillement avec la variation de la quantité d'eau absorbée. Cette chute est importante pour les éprouvettes conditionnées à 96 % d'humidité relative. La loi de décroissance exponentielle proposée du module de cisaillement permet de prendre en compte la sensibilité de la réponse mécanique en cisaillement en environnement humide et l'état de déformation de glissement.

À l'heure actuelle, la conception des procédés de mise en forme s'appuie grandement sur la simulation numérique via l'utilisation de codes industriels. Ces simulations portent souvent sur la déformation des pièces et rarement sur la durée de vie des outils. Afin de prendre en compte les éventuelles modifications de l'outil au cours des cadences de mise en forme, nous développons un outil numérique dédié. Cet outil numérique permettra plus particulièrement l'identification des critères de fatigue de l'outil. Il sera alors possible de concevoir des formes optimales d'outils permettant d'augmenter leur durée de vie tout en assurant la qualité exigée sur les pièces ainsi fabriquées. Ce dernier utilise un couplage en contact avec frottement de la méthode des éléments-finis – pour modéliser la pièce – et de la méthode des éléments de frontière – pour modéliser l'outil. Dans cet article, nous traiterons un exemple de cisaillement.

Les calculs numériques sont de plus en plus performants pour estimer la durée de vie des structures soumises à des sollicitations thermomécaniques. Mais les durées de vie estimées ne sont correctes que si les paramètres nécessaires aux calculs ont été correctement identifiés et mesurés et si toutes les origines de l'endommagement ont bien été considérées. L'essai de disques sous pression de gaz est une technique expérimentale qui permet la caractérisation thermomécanique des matériaux en feuilles dans des conditions très variées : charge croissante (essais de rupture en traction biaxiale à des vitesses de déformation comprises entre 10-6 et 100 s-1), charge constante à haute température (fluage sous contrainte élevée), charge cyclique (fatigue mécanique) ; la température peut être choisie entre 20 et 900 °C. La technique révèle rapidement l'endommagement du matériau grâce à la détection sensible de fuites au travers de la membrane par un spectromètre de masses. Nous avons développé une méthode de calcul pour déterminer les propriétés mécaniques rationnelles du matériau. Nous montrons la qualité des résultats obtenus avec cette méthode pour la caractérisation thermomécanique des matériaux en feuilles et sa sensibilité à des paramètres secondaires. La méthode analytique de calcul pourra être optimisée de façon à modéliser au mieux le comportement thermomécanique des matériaux sollicités dans des gammes très larges de vitesse et de température et soumis à différents environnements comme de l'hydrogène gazeux par exemple.

Depuis plus de 30 ans, le Commissariat à l'Énergie Atomique (CEA) a mis au point et systématiquement utilisé l'essai de disques pour étudier et mesurer la sensibilité à l'hydrogène gazeux des matériaux. En 1990, cette technique expérimentale est devenue une norme AFNOR pour sélectionner les alliages métalliques destinés à réaliser des bouteilles et réservoirs d'hydrogène sous haute pression. L'essai de disques compare la résistance à la pression de membranes essayées sous hélium et sous hydrogène dans les mêmes conditions expérimentales. La technique est simple, sensible et ses résultats sont fiables ; l'essai de disques permet des études originales et variées ; il révèle des paramètres qui ne sont pas toujours significatifs avec des méthodes d'essais moins performantes. Tout d'abord, nous présentons une synthèse de différents résultats généraux : la fragilisation par l'hydrogène en fonction de la résistance mécanique du matériau, de sa composition chimique et de ses traitements mécaniques et thermiques, l'influence du milieu gazeux (teneur en hydrogène ou en impuretés)... Ensuite, nous montrons plusieurs cas d'endommagement de matériaux : la fragilisation métallurgique consécutive à l'utilisation à température élevée ou moyenne de différents alliages, l'influence d'un vieillissement thermique sur la fragilisation par l'hydrogène gazeux, les différentes fragilisations si l'hydrogène est introduit dans le matériau avant ou pendant l'utilisation de l'équipement, l'influence du mécanisme de durcissement sur le vieillissement thermique et la fragilisation par l'hydrogène, la réduction de la durée de vie en fatigue consécutive au vieillissement thermique en service, au contact avec de l'hydrogène gazeux et à l'importante synergie entre ces deux phénomènes. Les résultats de fragilisation par la température et par l'hydrogène sont analysés de façon à être extrapolés aux conditions extrêmes de sollicitation d'un moteur de fusée : utilisation à haute température sous faible pression partielle d'hydrogène, refroidissement rapide, sursaturation en hydrogène et déformations oligocycliques d'origine thermique.

Nous traitons ici de la conception de systèmes anti-vibratoires venant modifier des structures complexes. L'approche développée utilise en entrée des modèles en éléments-finis condensés, ou bien des systèmes représentés sous une forme simplifiée à partir de modèles fonctionnels, ou bien encore de données expérimentales. Cette approche peut s'utiliser pour évaluer rapidement le potentiel de concepts et procéder à un premier dimensionnement, mais aussi pour dimensionner finement ces mêmes concepts au cours des cycles de conception. Nous utilisons comme point de départ les formules classiques de raccord impédanciel, que nous exploitons avec les propriétés homographiques identifiées par A.H. Vincent [A note on the properties of the variation of structural res-ponse with respect to a single structural parameter when plotted in the complex plane, Technical report, Westland Helicopters Ltd., September 1973]. La méthodeproposée permet notamment de prendre en compte des amortissements, de contrôler les effets de la modification sur l'ensemble de la bande de fréquences d'étude, ainsi que d'évaluer la sensibilité aux paramètres de conception. Nous donnons ici une application de cette méthode au dimensionnement d'un joint anti-vibratoire pour une culasse de moteur Diesel.

La simulation du comportement dynamique d'un système usinant conduit à la résolution d'un problème non-linéaire de vibrations où la modélisation de l'interaction outil/pièce joue un rôle central.Cette interaction a pour particularité d'évoluer au cours du temps suite à une modification régulière de la frontière du domaine pièce qui correspond à l'enlèvement progressif de matière. La flexibilité de la pièce complique très nettement son évaluation. L'objectif principal de ce travail est de proposer une démarche permettant de faire évoluer,tout au long de l'usinage, le modèle géométrique décrivant la surface usinée dans un contexte de pièce déformable.Les différents modèles nécessaires à la simulation du comportement dynamique du système usinant sont présentés ainsi que la démarche adoptée pour modéliser l'interaction outil/pièce. Deux exemples simples montrent l'intérêt de la méthode.

Dans ce travail, une étude bidimensionnelle du moulage par gravité avec coulée en source est entreprise par voie de simulation numérique. Le but de l'étude est de montrer les principales causes de la formation des soufflures dans les pièces moulées avec un tel procédé. La première partie de notre travail est consacrée à l'étude du jet libre à partir d'un bassin en vue d'optimiser la forme de la descente de coulée. Dans la deuxième partie, nous avons entrepris la simulation du remplissage d'un moule rectangulaire. Les équations de continuité, de mouvement et de matière régissant le comportement hydrodynamique du métal coulé, ont été résolues par la méthode des volumes finis. Pour prédire l'évolution du front de matière, la méthode de Volume de Fluide VOF a été utilisée. Nous avons analysé l'influence de la hauteur du bassin sur la forme du jet, et nous avons montré dans le cas de la coulée en source, l'importance de l'inclinaison de la surface des descentes du système d'attaque. Aussi, dans ce travail, nous avons étudié l'évolution temporelle de l'écoulement liquide au cours du remplissage d'une cavité rectangulaire en fonction de la vitesse de remplissage. Nous avons trouvé que l'augmentation du débit de coulage favorise la formation des pièges d'air ce qui engendre inévitablement des soufflures dans la pièce finale. Les résultats numériques obtenus sont validés par des comparaisons avec des résultats analytiques et expérimentaux antérieurs.

Dans cette étude, on examine, par simulation numérique, la possibilité de réduire les pressions provoquées par le phénomène du coup de bélier dans un réseau de conduites quasi-rigides en remplaçant l'une des conduites du réseau par une conduite viscoélastique en polymère. Le modèle numérique développé est constitué d'un système de deux équations aux dérivées partielles non-linéaires de type hyperbolique résolu par la méthode des caractéristiques avec mise en mémoire et interpolation. Le calcul au niveau des nœuds est effectué par la résolution d'un système linéaire avec prise en considération des conditions aux limites imposées. La loi de comportement de la conduite viscoélastique est décrite par le modèle de Kelvin-Voigt. Afin de simplifier les calculs, on se limite à l'élément élastique de ce modèle. Pour les applications, un code de calcul écrit en langage FORTRAN a été élaboré. Les résultats obtenus montrent bien l'effet de l'élasticité des parois sur l'évolution et l'amortissement des ondes de pression dans les réseaux de conduites.

La compression de poudre céramique nécessite l'incorporation de molécules organiques assurant la cohésion des grains entre eux. Comprimer des poudres céramiques formulées revient à leur fournir une certaine énergie. En fonction de la formulation de la poudre, on peut mesurer l'énergie stockée par unité de masse, caractéristique de la poudre. Récemment, une technique employée dans la métallurgie des poudres, la Compaction Grande Vitesse (CGV), a été utilisée pour la mise en forme d'objets céramiques. Cette méthode apporte des particularités au niveau des propriétés physiques des comprimés, notamment en terme d'homogénéité par rapport au pressage uniaxial dit conventionnel. Des comprimés issus des deux méthodes de mise en forme, et élaborés à partir de poudres formulées différemment, seront comparés en terme de comportement à la compression et via l'utilisation d'un modèle mathématique.

Cet article traite du contrôle des décollements aérodynamiques pour réduire la consommation et les émissions de gaz à effet de serre des futurs véhicules automobiles. Après avoir passé en revue les moyens de contrôle passif, des exemples de contrôle actif par aspiration, soufflage ou par jet synthétique sont successivement présentés. Les résultats montrent le fort potentiel des solutions présentées. Des réductions de traînée proches de 20 % sont ainsi déjà envisagées sans que soit nécessaire de contraindre les géométries actuelles en termes d'habitabilité et de confort. Les coefficients de traînée aérodynamique des futurs véhicules automobiles destinés aux liaisons extra urbaines pourraient alors très prochainement tendre vers des valeurs voisines de 0,24. Cette évolution permettrait alors de réduire de 1,6 l sur 100 km la consommation moyenne d'un véhicule de moyenne gamme se déplaçant sur autoroute à la vitesse de 130 km.h-1. La réduction des émissions de gaz carbonique serait au moins de l'ordre de 7 g.km-1 suivant le cycle NEDC (New European Driving Cycle).

The present paper investigates the modeling of counterformal elastohydrodynamic lubricated (EHL) contacts in multi-body system (MBS) environments. The aim is to obtain a representation of the dynamic behaviour of machine elements and characteristic values as the lubrication film thickness for lifetime calculations. Two contact models are presented for the study of cam-roller tappet and raceway-roller systems. The first model is a one-dimensional representation of the EHL contact behaviour. It is based on the calculation of the central lubrication film thickness by means of dimensionless values (functions of the operating conditions) and provides a simplified model of the mixed lubrication. The second one, still under development, investigates the modeling of 3D dry and lubricated contacts. The fluid-structure interaction is here fully considered and a discretised form of the contact problem is solved using an iterative algorithm. This paper proposes, in the latter case, some perspectives and a discussion of its implementation.

L'interaction entre un fluide en écoulement et les conduites de transport est en rapport avec le niveau des contraintes appliquées ainsi que la durée de vie souhaitée de la structure. L'approche numérique développée dans cette étude est basée sur une modélisation globale du fluide et de la déformation de la conduite en écoulement transitoire. La contrainte tangentielle de viscosité est exprimée par un développement polynomial mixte représentant la variation du profil radial de la vitesse du fluide. La résolution du système d'équations mis au point a été menée à partir de la méthode des caractéristiques couplée avec les différences finies. Dans le cas d'un fluide newtonien, les résultats obtenus ont pu être comparés avec les données expérimentales de Holmboe et celles théoriques de Zielke. Cette comparaison a permis de confirmer la validité du schéma de calcul utilisé. Une extension des calculs de manière analogue a été réalisée pour la même installation dans le cas d'un fluide viscoélastique linéaire.

Les pertes de puissance dans les transmissions par engrenages grandes vitesses sont dues au frottement entre les dents, au procédé de lubrification (barbotage ou jet d'huile), au pompage d'un mélange air–huile durant l'engrènement et aux pertes par ventilation de la denture. Des approches complémentaires ont été développées afin de mieux évaluer ces pertes. Cette présentation les résume et propose une analyse des pertes pour deux exemples caractéristiques de transmissions par engrenage.

Dans cet article, nous allons présenter les résultats d'une étude comparative des caractéristiques mécaniques de boulons en acier 42CrMo4 de fabrication standard et spéciale. Cette étude porte principalement sur l'influence de la chronologie des phases de fabrication des vis sur les caractéristiques mécaniques statiques et en fatigue. Cette chronologie concerne le traitement thermique et le roulage à froid. Si aucune influence n'est visible sur la tenue statique des boulons, l'influence sur la tenue en fatigue est très importante. Par ailleurs, indépendamment du type de fabrication, nous avons remarqué que les zones de rupture sont différentes selon que l'on procède à un essai statique ou à un essai de fatigue. Dans le premier cas, la rupture a lieu dans la longueur filetée libre de prise avec l'écrou tandis qu'en fatigue, la rupture a lieu au niveau du premier filet en prise avec l'écrou. Ces différences de comportement observées expérimentalement sont corroborées par des simulations par la méthode des éléments-finis que nous avons mises en œuvre dans le cadre d'un travail sur la tenue en service des assemblages boulonnés.

Cette étude concerne les écoulements de type rotor–stator à couches limitesséparées soumis à un flux axial. Suivant l'analyse faite par Schlichting [H. Schlichting, Boundary-layer theory, 7th edition, McGraw-Hill Book Company, New-York, 1979] dans lecas d'un disque tournant de rayon infini, on détermine des lois analytiques simples permettant deprévoir le coefficient d'entraînement K du fluide à partir des paramètres de contrôle(taux de rotation, flux, espace interdisque, taux de prérotation) pour divers régimes d'écoulement (laminaire ou turbulent) et différentes configurations (géométrie, rotor lisse, rugueux ou aileté). Cette approche analytique est validée par d'extensives mesures de vitesse et de pression.

Une analyse du contrôle par soufflage des structures tourbillonnaires longitudinales qui prennent naissance sur les montants latéraux de lunette arrière d'un véhicule automobile est réalisée à partir d'une approche expérimentale sur le corps de Ahmed pour un angle de lunette arrière de 25°. Les mesures expérimentales s'effectuent à l'aide de vélocimétrie par imagerie de particules (PIV) stéréoscopique. Les résultats montrent que le soufflage est associé à une production de vorticité sur la partie supérieure de la lunette au niveau du cœur tourbillonnaire et une chute de la vorticité est relevée sur le bas de la lunette. Cette diminution de vorticité est de plus associée à l'apparition d'une zone de recirculation (vitesse longitudinale négative) dans le cœur tourbillonnaire caractéristique d'un éclatement tourbillonnaire. L'analyse des champs de vitesses azimutale et longitudinale relevés avec soufflage permet enfin de caractériser l'augmentation du nombre de Swirl du tourbillon longitudinal au-delà du seuil critique d'éclatement.

Ce travail présente une étude théorique du comportement mécanique des poutres sandwiches dont le cœur est en nid d'abeilles (NIDA) soumises à un essai de flexion 3 points. Les poutres étudiées sont obtenues à partir de plaques sandwiches destinées à la fabrication de bateaux de plaisance. Deux types de poutres sandwichs sont utilisés. Chaque poutre est composée de deux peaux symétriques dont les fibres sont en verres disposées en mat pour la poutre 1 et en plis croisés pour la poutre 2. L'âme est constituée de feuilles de polyéthylène dont les cellules sont de forme hexagonale. Les modules d'Young longitudinal et transversal des peaux sont obtenus expérimentalement par essai de traction, ils servent au calcul des contraintes normales et de cisaillement. L'effet de la cinématique, de l'élancement (rapport de la longueur de la poutre sandwich par son épaisseur totale), $\frac{L}{h}$, du rapport de l'épaisseur de l'âme par celle de la peau, et de l'effet du rapport du module d'Young longitudinal de la peau Ep par celui de l'âme Ea sur les contraintes normales et de cisaillement sont analysés. Les résultats des contraintes normales et de cisaillement pour trois champs de déplacement différents sont comparés. La différence des résultats justifie les conditions d'utilisation des théories simplifiées de Bernoulli et celle de Timoshenko pour ces types de poutres sandwiches.

Le procédé de formage électromagnétique, electromagnetic forming process ou EMF en anglais, consiste à déformer les métaux en appliquant une pression générée par un champ magnétique variable d'une grande intensité. L'utilisation de ce procédé en complément de la mise en forme par emboutissage d'une ébauche, permet d'accroître la quantité d'aluminium employé dans la construction automobile en améliorant la formabilité des tôles et en réduisant les coûts de production. L'objectif des travaux de recherche liés à ce procédé est d'aboutir à une meilleure compréhension du mécanisme de déformation afin de développer des équipements et des méthodes efficaces pour sa mise en œuvre industrielle. Une manière de parvenir à cet objectif est l'utilisation de la simulation numérique au travers d'une modélisation du procédé basée sur la méthode des éléments-finis. Ces travaux de développement ont été partiellement menés dans le cadre d'un projet européen appelé EMF (G3RD-CT-2002-00798).