L'article propose une configuration de traction directe d'éprouvettes plates par chargement indirect sur un dispositif de barres de Hopkinson. La fixation par collage des éprouvettes permet de limiter la dégradation des ondes incidente et transmise à laquelle conduit généralement la sollicitation de traction, et qui ne permet plus d'identifier la loi de comportement du matériau considéré. L'intérêt de la configuration proposée réside par ailleurs dans la possibilité d'accéder à la phénoménologie de la sollicitation, impossible dans la plupart des solutions existantes. La campagne d'essais illustrée ici a été réalisée aux vitesses de déformation moyennes comprises entre 200 et 450 s-1 pour une nuance métallique réputée sensible à la vitesse de déformation : l'acier doux XES. Une confrontation des relations rationnelles est faite avec des campagnes d'essais entreprises sur vérin hydraulique et barres de Hopkinson en compression afin d'envisager un recouvrement partiel des lois de comportement obtenues aux vitesses de déformation moyennes classiquement inaccessibles.

La qualification des satellites se fait entre autres par des essais de type sinus balayé sur vibrateur, d'où l'idée de profiter de ces essais pour identifier les modes propres, au lieu de faire séparément une analyse modale classique, afin de gagner en coûts et délais. Cela nécessite de considérer une excitation du spécimen par sa base et non par force, et d'exploiter très rapidement les données d'essai. Cet article propose une solution générale basée sur le concept de paramètres modaux effectifs. Le traitement, compatible avec une session interactive, privilégie la simplicité d'utilisation et la robustesse, éventuellement au détriment d'une certaine précision. La méthodologie est présentée et illustrée par un exemple industriel dans le contexte d'une étude pour l'Agence Spatiale Européenne.

L'utilisation du perçage laser s'avère une alternative incontournable lorsque le diamètre de perçage est aux environs de 10 à 50 $\mu $m, domaine où les moyens conventionnels deviennent difficiles à mettre en œuvre et coûteux. De plus il se présente comme une technique de choix pour un certain nombre de matériaux : les composites, les mous et les ultradurs, qui ne sont pas travaillés facilement au niveau microscopique avec les outils de coupe mécaniques. Nous avons apporté la preuve que des conditions d'expérience bien choisies sont capables de produire des micro-trous avec des rapports de forme records (jusqu'à 600) dans des polymères purs comme les PET, PI, PC, PS, PMMA, PEEK,... Par exemple des trous de diamètre typiquement dans les 30 $\mu $m peuvent être aussi longs que 18 mm, profondeur à laquelle la vitesse tombe presque à zéro, et le profil devient stationnaire. D'autres matériaux (métaux, céramiques), qui peuvent être de la même façon micropercés par laser, n'offrent pas les mêmes rapports de forme aussi élevés. Les mécanismes du processus de perçage ont été étudiés en détail et un modèle analytique original a été construit récemment. Les divers résultats expérimentaux, obtenus avec le laser KrF, sont revus en insistant sur les paramètres conduisant à la formation de "bons" trous avec les rapports de forme élevés. Pour les applications il est aussi important de noter que de tels rapports de forme élevés sont obtenus avec la configuration ordinaire du laser KrF ayant une divergence de 3 mrad en standard. Cependant, comme le modèle le montre, il y a encore de l'espace pour une amélioration du rapport de forme en utilisant un faisceau avec une divergence plus faible (la limite théorique est 0,2 mrad). De nouveaux travaux de recherche se poursuivent actuellement.

Ce travail présente des analyses fractographiques de fissures de fatigue dans le caoutchouc naturel chargé aux noirs de carbone. Afin d'identifier les mécanismes de propagation de fissure, il est nécessaire de connaître l'état de la microstructure autour du fond de fissure. Nous avons donc mis au point une technique permettant de micro-découper le fond de fissure lors d'observations au microscope électronique à balayage (MEB). Cette technique utilise simultanément l'énergie mécanique apportée par l'étirement statique de l'éprouvette dans le MEB et l'énergie fournie par la concentration du faisceau électronique du MEB sur la zone d'observation. Les résultats de ces observations montrent que l'endommagement par fatigue au fond de fissure est dû à la cavitation engendrée par la décohésion entre la matrice polymère et les oxydes.

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.

Les conséquences de la circulation ferroviaire, en termes de nuisances environnementales (vibrations, bruits, pollutions diverses, ...) sont d'autant plus importantes que les vitesses des trains sont élevées. En ce qui concerne les vibrations, l'effet de cette vitesse est directement lié à son positionnement relatif vis-à-vis de celle des ondes se propageant dans le sol (en particulier, celle des ondes superficielles de Rayleigh). Pour des sols assez mous (argile, tourbe, ...), une vitesse d'onde de Rayleigh bien inférieure à 100 m.s-1 est tout-à-fait possible, et dans ce cas, l'atteinte d'un régime super-Rayleigh est bien envisageable pour des trains circulant à grande vitesse. Cette situation se traduit par des déplacements importants au niveau du rail (supérieurs éventuellement à 12 mm), ne jouant pas sur le confort des passagers mais préoccupant pour la durée de vie de la structure. Cet article présente la mise en œuvre numérique d'un modèle semi-analytique de propagation d'ondes soumis à un ensemble de charges mobiles. Des séries d'essais ont pu également être opérées sur deux sites spécifiques (sol tourbeux) avec des paramètres variables (type et composition des trains, vitesse du train, poids du convoi). La comparaison qui a pu être réalisée entre les déplacements et les vitesses obtenus, d'une part, grâce aux simulations numériques et, d'autre part, par les mesures expérimentales, doit être considérée comme relativement satisfaisante compte tenu des différentes incertitudes présentes dans les deux démarches. Cet accord est suffisamment significatif pour estimer que le modèle qui est proposé permet d'obtenir des informations crédibles sur le comportement de la voie et du sol environnant.

La simulation numérique joue un rôle croissant dans la conception des navires à côté des ou associée aux approches réglementaires édictées par les sociétés de classification. Ce texte, non exhaustif, veut illustrer les tendances actuelles et les difficultés rencontrées dans l'approche simulation numérique. Celles-ci sont de plusieurs ordres : problèmes de modélisation liés à la taille des structures et à la nécessité d'une approche multi-échelle, problèmes de méthodologie liés à la complexité de l'environnement, problèmes de couplage fluides structures. Enfin ces études doivent se dérouler dans un temps extrêmement court, avec des informations qui se précisent au cours du déroulement de l'étude, informations entachées d'incertitudes et de dispersions. Les grands codes éléments finis généralistes disponibles sur le marché sont en général utilisés, associés à des outils et développements spécifiques si nécessaire, dans des chaînes de calcul plus ou moins intégrées. Les situations extrêmes ou accidentelles font l'objet d'études assez sophistiquées, nécessitant un travail d'interprétation important.

La démarche de cette étude s'inscrit dans le cadre de la volonté politique d'Eurocopter France d'améliorer le confort acoustique des cabines d'hélicoptère, le but étant d'identifier les contributions des différentes sources de bruit sur le niveau de bruit interne et d'analyser les chemins de propagation (solidiens et aériens) de l'énergie depuis son origine jusqu'à la cabine. La gamme de fréquence analysée est celle du dB SIL4 (353–5650 Hz), qui permet de caractériser les perturbations engendrées sur l'intelligibilité d'une conversation. Ce travail a pour but de conduire à préconiser des solutions techniques pour améliorer le confort acoustique des matériels et notamment des panneaux d'habillage. La modélisation de la réponse acoustique de la cabine est réalisée à partir de mesures expérimentales réalisées en vol afin de prendre en compte tous les phénomènes associés au déplacement et à la déformation de la structure. Dans un premier temps, les différentes méthodes de diagnostic de bruit interne et de localisation de sources acoustiques sont recensées dans l'optique de statuer sur le système le mieux adapté au milieu hélicoptère. Les outils de simulation utilisés pour exploiter les résultats obtenus et répondre aux objectifs visés sont ensuite présentés.

Le prototypage virtuel joue un rôle important à chaque étape de la conception dans le secteur automobile. Dans ce domaine, le laboratoire de structures et matériaux de l'ESTACA, école d'ingénieur, travaille à la mise en place d'une méthodologie d'analyse mécanique d'une suspension avant de véhicule sous sollicitation dynamique. Cette étude est réalisée en collaboration avec la société ESI-GROUP qui développe et distribue le code Pam-Medysa 2G. Ce travail présente les évolutions successives apportées au modèle de suspension à l'aide de cet outil numérique. À partir d'une première étape de définition de la cinématique du système, différentes améliorations du modèle sont réalisées avec la prise en compte de façon locale du comportement physique (déformation, contraintes dans les composants les plus critiques). Le couplage entre deux approches, l'une globale purement cinématique et l'autre locale par éléments-finis, permet une amélioration du caractère prédictif de la simulation tout en optimisant la durée du calcul explicite dynamique.

Cette étude contribue à la modélisation numérique du soudage par friction pour l'identification des paramètres de soudage. La modélisation repose sur le calcul de la quantité de chaleur générée par frottement et sur la répartition spatiale de la chaleur en tenant compte de la variation des propriétés thermiques et physiques du matériau. Des essais de soudage par friction nous ont permis d'étudier l'effet du temps de friction sur la propagation de la chaleur et sur la taille de la zone affectée thermiquement.

Cet article présente l'étude des instabilités d'un système d'essuyage par analyse vibratoire et en propose un modèle théorique dans un but d'aide à la conception. L'optimisation d'un système d'essuyage, qui est un objectif essentiel pour un équipementier tel que Valeo, conduit le concepteur à chercher à éliminer autant que possible les différents défauts d'essuyage qui sont pour la plupart dus à l'apparition de phénomènes vibratoires entre la lame de caoutchouc et le pare-brise. Ces phénomènes apparaissent dans différentes conditions (état et humidité du pare-brise, pression de la lame de caoutchouc sur le verre, angle d'attaque du balai sur le pare-brise, galbe du pare-brise...). Afin de limiter le nombre de paramètres intervenant dans le système, nous étudierons un système d'essuyage expérimental constitué d'un bras classique et d'une réglette rigide et plane portant une lame de caoutchouc. Nous avons donc mis en place un modèle théorique fondé sur une méthode de synthèse modale. Ce modèle nous permet de prédire les zones d'instabilités en fonction de trois paramètres qui sont apparus comme étant les plus influents à savoir : l'angle d'attaque, la force d'appui et le coefficient de frottement. La validation du modèle a consisté à confronter les zones théoriques de stabilité et d'instabilité (lieu de la bifurcation de Hopf) avec les relevés pratiques, et ceci en faisant varier les trois paramètres précités. La cohérence des résultats obtenus nous permet d'envisager une intégration du modèle dans les logiciels Métier Valeo.

Les recherches autour des céramiques techniques connaissent récemment un regain d'intérêt. Les travaux se concentrent sur l'amélioration des propriétés intrinsèques de ces matériaux en vue de leur utilisation dans différents domaines de l'industrie (mécanique, thermique,...). Les procédés de synthèse de nanopoudre jouent un rôle important dans la production de tels matériaux à grande valeur ajoutée. Nous nous intéressons plus particulièrement à la synthèse des nanopoudres par pyrolyse laser. Dans ce travail, on montre la nécessité d'une prise en compte globale de l'ensemble de l'enceinte et des écoulements pour une meilleure description des processus de synthèse et de collecte de nanopoudres.

Après avoir rappelé les principes de la modélisation physique en centrifugeuse, technique aujourd'hui très répandue, plusieurs exemples d'expérimentations réalisées au LCPC, sur des modèles réduits de fondations et d'ouvrages maritimes sont présentés. Ces études sont le plus souvent entreprises pour contribuer au dimensionnement d'ouvrages réels (plates-formes offshore, ponts, quais...). Elles nécessitent la reconstitution de massifs de sol de mêmes caractéristiques mécaniques que celles des fonds marins. Ces expérimentations sont validées par deux méthodes différentes : modélisation à différentes échelles ou comparaison avec des observations faites sur ouvrages en vraie grandeur. Les cas présentés portent, entre autres, sur les fondations profondes, les ancrages à effet de succion, les ouvrages de soutènement et les fondations sur sols renforcés.

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.

Les structures complexes sont généralement construites à partir d'éléments simples assemblés par différentes techniques : rivetage, boulonnage, soudure par points... La perte d'énergie constatée au niveau des liaisons est beaucoup plus importante que celle intrinsèque au matériau. Elle conditionne par conséquent l'amortissement des modes propres de vibration. Cet amortissement dépendant de la pression au niveau du contact entre surfaces est généralement une fonction non-linéaire de l'amplitude des vibrations puisqu'il dépend d'un phénomène complexe de stick/slip à l'interface entre composants. L'analyse expérimentale présentée ici a pour objectif l'évaluation des paramètres modaux d'une structure assemblée. Deux méthodes expérimentales ont été mises en œuvre pour identifier l'amortissement modal des cinq premiers modes propres en fonction de l'amplitude des vibrations. Dans un premier temps, l'amortissement a été identifié par lissage de fonction de transfert. Nous avons ensuite appliqué la méthode de décrément logarithmique dans le plan temps-fréquence en utilisant la transformée en ondelettes. Enfin, des mesures interférométriques ont été effectuées afin d'observer l'influence de la jonction sur les déformées modales. Ces résultats ont permis d'identifier les effets de l'assemblage autant de façon qualitative que quantitative.

Une modélisation du transport de l'humidité dans des plaques minces stratifiées, qui intègre 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 forte diffusivité, est tout d'abord établie par des techniques asymptotiques, puis introduite au niveau des intercouches d'une plaque mince stratifiée. Des développements asymptotiques selon l'épaisseur de la plaque permettent alors de proposer un modèle bidimensionnel équivalent pour le comportement hygroscopique de plaque lamifiée dans le cas où les faces supérieure et inférieure de la plaque sont hygroscopiquement isolées. Des applications numériques viennent enfin valider et illustrer ces modèles asymptotiques.

Un modèle numérique utilisant la méthode de la capacité effective moyenne est présenté pour étudier le transfert thermique dans le processus de solidification lors de la coulée continue avec refroidissement direct. La résolution du problème est faite par la méthode des volumes finis à maillage fixe. Une chaleur spécifique moyenne est donc utilisée pour simuler le volume incluant la zone de changement de phase. Cette méthode surmonte les inconvénients de la méthode de la capacité effective qui est très sensible au choix de l'intervalle de température de changement de phase. Pour déterminer le coefficient de convection à la surface externe des billettes dans la région basse du moule, une méthodologie a été établie en utilisant d'une part, les théories de l'ébullition nucléée avec convection forcée et d'autre part, celles relatives au film de refroidissement. Les résultats de la simulation numérique sont validés par des résultats expérimentaux publiés. L'étude montre que la vitesse de retrait est un facteur très important pour le contrôle de la microstructure et de la condition d'évasion lors de la coulée des métaux.

Le présent article propose une étude du comportement dynamique d'une structure représentative d'un réacteur nucléaire, soumis à une sollicitation de type choc, avec prise en compte des effets d'interaction fluide/structure. L'étude se place dans le contexte général de l'analyse vibratoire de systèmes linéaires, pour lesquels les méthodes d'analyse sont bien formalisées. L'utilisation de ces méthodes dans le contexte de problèmes couplés fluide/structure est étudiée dans cet article. Du point de vue méthodologique, une formalisation de la prise en compte des notions d'énergie de déformation et de masses modales élasto-acoustiques est prise en compte. Du point de vue industriel, les effets de couplage élasto-acoustique sont évalués et leur influence sur la réponse au choc du système étudié sont mis en évidence. L'analyse dynamique du système est réalisée en mettant en œuvre une approche temporelle, spectrale et statique. Les résultats de calcul pour différents cas d'étude et différentes méthodes sont présentés, analysés et comparés : la méthode de calcul la plus appropriée au problème posé est la méthode spectrale avec recombinaison quadratique. Du point de vue numérique, la méthode de discrétisation utilisée repose sur une approche éléments-finis exploitant le caractère axi-symétrique du problème avec une représentation des inconnues du problème en série de Fourier. La modélisation du problème couplé est réalisée en formulation symétrique écrite en pression/déplacement après élimination des degrés de liberté en potentiel des déplacements fluide. Le code éléments-finis mis en œuvre dans MATLAB pour cette étude spécifique permet de disposer d'un cas de référence pour la validation du développement de la formulation (u, p, φ) dans le code de calcul généraliste Ansys.