Nous présentons ici les éléments de la prise en compte de la liaison entre les besoins utilisateurs exprimés en terme de critères d'appréciation et les phénomènes physiques mis en jeu lors de l'utilisation du produit. Nous proposons une démarche structurée qui va de l'analyse des moments significatifs jusqu'à l'identification des critères d'appréciation de l'utilisateur et des variables de conception indispensables à la définition du produit. La décomposition de la phase d'utilisation du produit en moments significatifs permet de recenser les actions exécutées par l'utilisateur, d'extraire les effets physiques présents et de les qualifier en terme de pertinence. L'exhaustivité de l'analyse s'appuie sur des outils méthodologiques et permet de définir les grandeurs physiques impliquées associées aux critères et aux variables de conception ainsi que les relations les liant. On peut ainsi impliquer les attentes utilisateur dès la conception préliminaire. Cette démarche est appliquée à l'intégration des besoins "utilisateur" lors de l'ouverture d'un téléphone "foldable".

En cotation fonctionnelle, il est nécessaire de calculer l'influence de tous les défauts admis sur les pièces par leur cotation selon les normes ISO pour vérifier le respect des exigences fonctionnelles. La méthode CLIC (Cotation en Localisation avec Influence des Contacts) comprend des algorithmes de choix des spécifications, une méthode originale et complète de calcul 3D de la résultante dite "des droites d'analyse", au pire des cas et en statistique, et une méthode de synthèse des tolérances. Cet article présente l'influence des défauts d'une jonction sur l'exigence et la décomposition d'une exigence complexe en sous-exigences pour le cumul statistique des influences. Une application tridimensionnelle statistique est proposée avec une présentation de la feuille de calcul sous Microsoft EXCEL.

La solidification des alliages binaires est problématique dans la mesure où de nombreuses hétérogénéités susceptibles de fragiliser le produit apparaissent. Ces hétérogénéités peuvent être à la fois de composition (appelées ségrégations) et de structures. Les ségrégations présentent, en outre, l'inconvénient d'apparaître aussi bien à l'échelle mésoscopique (freckles) qu'à l'échelle du lingot (macroségrégation). Il apparaît que la gravité joue un rôle prédominant dans la formation et le devenir des hétérogénéités observées. S'affranchir de cette composante peut être un des enjeux des nouveaux procédés de solidification. Par ailleurs, les alliages de titane-aluminium présentent une solidification péritectique : au cours de la solidification péritectique deux phases solides sont présentes dans le lingot. Un modèle numérique de solidification basé sur le moyennage statistique a été établi qui prend en compte la spécificité de ces alliages. Les calculs menés en condition de microgravité et de convection forcée montrent que la convection au voisinage du front de solidification influence la localisation des hétérogénéités.

Les procédés d'usinage peuvent créer des contraintes résiduelles à la surface des pièces usinées et ainsi modifier la microstructure et la texture de la matière proche de la surface. De tels changements sont importants pour l'étude du comportement des pièces au cours du temps. Il est alors nécessaire de quantifier les contraintes résiduelles, les composantes de texture et de déterminer la microstructure induite par l'usinage pour comprendre et prédire le comportement des surfaces considérées. Dans cette étude, le matériau cuivre pur a été choisi et considéré comme un "système modèle". En tournage, l'influence du rayon de bec, de la vitesse de coupe et de la présence de lubrifiant sur le champ de contraintes et la texture a été quantifiée à l'aide de techniques DRX. Les modifications micro-structurales ont été évaluées à l'aide de la microscopie électronique à balayage. Enfin, le comportement électrochimique de la surface a été étudié en utilisant la technique de la micro-cellule électrochimique.

In the present study, we propose an evaluation of a non-linear homogenization model applied to hyperelastic composites having random microstructure. This modelling approach consists in a 3D implementation of the second order method introduced by Ponte Castañeda & Tiberio [1]. We first recall the basic principles of this method. Then, we investigate a composite made up of an hyperelastic matrix reinforced by spherical deformable or rigid particles. Computational issues of the micromechanical model are discussed and some obtained results allow to demonstrate the reinforcement effect of the particles. In order to provide a rigorous evaluation of the methodology, finite elements computations, on an unit cell, are performed and compared to the predictions of the model. Finally, a confrontation with experimental results is provided.

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.

Les tubes en plastiques utilisés pour le transport d'eau et de gaz continuent à être le sujet de beaucoup d'études qui traitent divers aspects de comportement de matériaux. Des statistiques récentes indiquent que plus de 90 % de systèmes de distribution de gaz nouvellement installés dans le monde entier sont exclusivement construits en polyéthylène (PE) en raison de sa facilité d'installation et de coûts relativement bas. Les essais à charge constante montrent deux mécanismes généraux de propagation de fissure : une rupture ductile qui est dominée par des déformations homogènes à grande échelle dans le volume et une rupture fragile qui commence aux points de concentration des contraintes. Ce travail vise à étudier la transition fragile-ductile de fatigue dans les tubes de polyéthylène et la caractérisation de la zone d'endommagement associée. La méthode proposée est basée sur la mesure de deux paramètres de fatigue : la vitesse de propagation de la fissure, obtenue à différents niveaux de charge et le taux de travail irréversible qui est calculé à partir des boucles instantanées d'hystéréisis. Les corrélations obtenues, pour des charges maximales de fatigue entre 20 % et 35 % de la contrainte au seuil d'écoulement, donnent des taux de restitution d'énergies critiques moyens de 211 J.m-2 et de 695 J.m-2 respectivement pour des régimes fragile et ductile.

The present study is devoted to the development and validation of a non-linear homogenization approach of the mechanical behavior of Callovo-Oxfordian argillites. The material is modelled as an heterogeneous one composed of an elastoplastic clay matrix and of linear elastic or elastic damage inclusions. The macroscopic constitutive law is obtained by adapting the Hill-type incremental method [1]. The approach consists in formulating the macroscopic tangent operator of the material from the non-linear local behavior of its phases. Due to the matrix/inclusion morphology of the microstructure of the argillites, a Mori-Tanaka scheme is considered for the localization step. The developed model is first compared to Finite-Elements calculations and then validated and applied for the prediction of the macroscopic stress-strain responses of argillites.

Pour étudier le comportement thermo-hydro-mécanique et chimique (THMC) de l'argilite de l'Est, un modèle basé sur la thermodynamique des milieux poreux est proposé. Une réaction de dissolution est étudiée et deux analyses de tendance sur l'argilite sont effectuées à l'aide du code de calcul Cast3M. L'échantillon étudié est une galette d'argilite. L'influence d'une réaction chimique sur la succion est mise en exergue. L'article se termine par une discussion sur les évolutions futures du modèle.

This paper presents a hydrogen storage system using metal hydrides for a Combined Heat and Power CHP) system. Hydride storage technology has been chosen due to project specifications: high volumetric capacity, low pressures (<3.5 bar) and low temperatures (<75 °C: fuel cell temperature). During absorption, heat from hydride generation is dissipated by fluid circulation. An integrated plate-fin type heat exchanger has been designed to obtain good compacity and to reach high absorption/desorption rates. At first, the storage system has been tested in accordance with project specifications (absorption/desorption 3.5/1.5 bar). Then, the hydrogen charge/discharge times have been decreased to reach system limits. System design has been used to simulate thermal and mass comportment of the storage tank. The model is based on the software Fluent. We take in consideration heat and mass transfers in the porous media and a convective flow for cooling/heating the system during absorptions/desorptions. The hydride thermal and mass comportment has been integrated in the software. The heat and mass transfers experimentally obtained have been compared to results calculated by the model.

Afin de démontrer la faisabilité du stockage de l'hydrogène grâce à l'hydrure de magnésium activé, un réservoir de 250 cm3 contenant 120 g d'hydrure a été réalisé. Le magnésium réagit avec l'hydrogène de façon réversible et absorbe jusqu'à 7,6 % massique. Le fonctionnement de ce réservoir fait l'objet de cette étude. Le logiciel Fluent a été utilisé pour le modéliser numériquement. Le code s'appuie sur des conditions aux limites et certaines données thermiques déduites de l'expérience. La pression est considérée comme homogène dans le réservoir. Les simulations sont en accord avec l'expérience dans les domaines de température et de pression favorables à une charge ou une décharge du réservoir rapide.

Nous présentons une méthode d'interaction fluide-structure basée sur une approche monolithique eulérienne permettant d'étudier à différentes échelles les procédés de mélange sous leur aspect dispersif et distributif. Une première approche macroscopique traitant de la résolution mécanique dans le procédé, où interviennent des outils tournants, est présentée, puis une approche microscopique modélisant la dispersion d'un agglomérat, et enfin une approche couplée via une théorie cinétique.

L'objectif de ce travail est de construire par POD ("Proper Orthogonal Decomposition") des modèles d'ordre réduit permettant de reproduire de manière fiable la dynamique spatio-temporelle d'un écoulement décollé. L'intérêt croissant pour ces modèles réduits de dynamique s'explique par leur utilisation potentielle dans la résolution de problèmes d'optimisation sous contraintes de grande taille, rencontrés en contrôle d'écoulements. La démarche générale consiste à remplacer le modèle détaillé de l'écoulement (les équations de Navier-Stokes), par un modèle approché, plus rapide à résoudre et contenant les caractéristiques essentielles de la dynamique. La POD, optimale au sens de la reconstruction énergétique, permet d'approximer la dynamique de l'écoulement dans un sous-espace généré par un petit nombre de modes. Différentes méthodes de calibration sont ici développées afin d'améliorer la prédiction du modèle de dimension réduite, et ainsi rendre cette approche utilisable dans le cadre d'une problématique de contrôle d'écoulements. Essentiellement, ces méthodes consistent à ajouter aux équations du modèle des termes supplémentaires calculés comme solutions d'un problème de minimisation sous contraintes.

Cet article présente les potentialités de films d'AlN piézoélectriques comme éléments actionneurs pour les MEMS. Le cas de micropoutres constituées d'un empilement de différents films (électrode/AlN/électrode/substrat Si) est présenté. Un dispositif interférométrique de type Twyman-Green permet de quantifier précisément les déformées et les déplacements ce qui permet de calculer, à l'aide des équations non simplifiées, différentes grandeurs physiques des films d'AlN, par exemple le module d'Young lié à l'orientation (002) des cristallites, les contraintes résiduelles consécutives au mode d'élaboration, le coefficient de dilatation α ainsi que le coefficient piézoélectrique d31. On retrouve sensiblement les valeurs du matériau massif.

Nous proposons un passage en revue des résultats récents concernant le pompage énergétique ou transfert irréversible d'énergie d'une structure – en général linéaire – à préserver vers une structure auxiliaire dimensionnée pour ce faire, en général petite par rapport à la précédente et que l'on couple non linéairement.

Les méthodes éléments-finis stochastiques de type Galerkin conduisent généralement à la résolution de problèmes de très grande taille. Les coûts de calcul et de stockage mémoire engendrés limitent encore leur utilisation à une faible dimension stochastique. Nous proposons ici une méthode d'approximation pour la résolution d'équations aux dérivées partielles stochastiques qui tente de répondre à ces difficultés. Cette méthode peut être interprétée comme une technique de décomposition spectrale généralisée. Elle consiste à décomposer la solution sur une base réduite dont on peut prouver l'optimalité vis-à-vis de l'opérateur et du second membre du problème stochastique. Un algorithme adapté est proposé pour la construction de cette décomposition. Il nécessite uniquement la résolution d'un très faible nombre de problèmes déterministes et d'équations stochastiques.

A non-intrusive stochastic finite-element method is proposed for uncertainty propagation through mechanical systems with uncertain input described by random variables. A polynomial chaos expansion (PCE) of the random response is used. Each PCE coefficient is cast as a multi-dimensional integral when using a projection scheme. Common simulation schemes, e.g. Monte Carlo Sampling (MCS) or Latin Hypercube Sampling (LHS), may be used to estimate these integrals, at a low convergence rate though. As an alternative, quasi-Monte Carlo (QMC) methods, which make use of quasi-random sequences, are proposed to provide rapidly converging estimates. The Sobol' sequence is more specifically used in this paper. The accuracy of the QMC approach is illustrated by the case study of a truss structure with random member properties (Young's modulus and cross section) and random loading. It is shown that QMC outperforms MCS and LHS techniques for moment, sensitivity and reliability analyses.

Un modèle du comportement dynamique de trains d'engrenages incluant les effets du frottement sur les dentures est présenté. Les résultats de ce modèle confrontés aux mesures obtenues sur banc d'essai montrent un très bon accord. Des simulations ont été réalisées sur de larges plages de vitesses de rotation pour différentes corrections de denture afin d'analyser les contributions spécifiques du frottement.