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    Comparaison des performances des réparations par patch en composite entre les structures en alliages d'aluminium 2024 T3 et 7075 T36 : cas de l'application d'une surcharge
    (2022-01-17) HADJ MOHAMED BOUCHKARA Najla; Encadreur: BACHIR BOUIADJRA Bel Abbes
    Résumé (en Français) : Les exigences sécuritaires dans le monde industriel incitent à une connaissance plus approfondie du comportement et de la rupture des polymères utilisés. Cette connaissance est nécessaire pour dégager les processus physiques responsables de leur tenue mécanique. L’endommagement est le mécanisme physique qui décrit le mieux la ruine ductile des matériaux polymères. D’autre part, Le comportement élasto-viscoplastique non linéaire des polymères dépend fortement de la vitesse de déformation. Ce comportement est décrit au moyen du modèle des défauts quasi ponctuels. L’expression des lois cinétiques relatives au développement des déformations non élastiques repose sur des concepts de mobilité moléculaire. Il est connu, actuellement, que ce mode d’endommagement survient suivant plusieurs stages successifs qui sont la nucléation des cavités, leurs croissances et la coalescence à un stade plus avancé de la déformation. Abstract (en Anglais) : In the industrial world, the security requirements encourage a deeper understanding of the behavior and the breakdown of the polymers used. This knowledge is needed to identify the physical processes responsible for their mechanical strength. The damage is the physical mechanism that describes greatly the ruin of ductile polymer materials. On the other hand, the non-linear elastic-viscoplastic behavior of polymers depends strongly on the strain velocity. This behavior is described by the quasi-point defects model. The laws kinetic term relating to the development of non-elastic strain based on molecular mobility concepts. Currently, it is known that this damage occurs following successive stages which are nucleation cavities, their growth and coalescence in a more advanced stage of strain. The aim of this work is the identification of mechanical parameters characterizing the nonlinear elastic-viscoplastic behavior of the polymer material in large deformation and mechanical stresses applied to a different strain range. On the other hand a polymer damage quantification study is needed. A presentation of a numerical model that will allow us to compare the performance of different basic calculations triaxiality and address the influence of the initial size and the shape of the void on the final ruin of the material.
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    Comportement en rupture des pipelines sous pression interne réparés par des matériaux composites
    (2019-03-07) MEDJDOUB Sidi Mohamed; Encadreur: BACHIR BOUIADJRA Bel Abbes
    Résumé (en Français) : Dans cette étude, la méthode des éléments finis est utilisée pour analyser les performances de la réparation d'un patch en composite collé sur un pipeline en acier fissuré. Une analyse paramétrique a été réalisée afin de mettre en évidence les effets des propriétés géométriques sur l'efficacité de la réparation. La méthode de conception expérimentale est utilisée pour explorer les effets des dimensions du patch (longueur, angle et épaisseur) afin d'optimiser le processus de réparation. En utilisant le logiciel MOODE.5 nous avons présenté les paramètres géométriques les plus dominants sur le facteur d'intensité de contrainte au front de fissure pour déterminer les paramètres les plus importants sur l'efficacité de la réparation. Cette optimisation peut aider les concepteurs du patch en composite à améliorer les performances de réparation et de réhabilitation. Les mots clés : Mécanique de la rupture; Fissure; Composite; patch; Pipelines. Abstract (en Anglais) : In this study the finite element method is used to analyze the performances of bonded composite wrap repair of cracked steel pipelines. Parametric analysis was performed in order to highlight the effects of the geometrical properties on the repair efficiency. The experimental design method is used to explore the effects of wrap dimensions (length, angle and thickness) in order to optimize the repair process. We showed in using the MOODE.5 software the most dominant geometrical parameters on stress intensity factor at the crack front which to determine the most important parameters on the repair efficiency. This optimization can help the composite wrap designers to improve the repair performance and rehabilitation. Keywords : Fracture mechanics; Crack; Composite; Wrap; Pipelines.
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    Etude de l’endommagement des ciments chirurgicaux sous chargement de fatigue
    (2020-07-01) AMIRI Riad; Encadreur: BACHIR BOUIADJRA Bel Abbes
    الملخص (بالعربية) : تعتبر دراسة سلوك الأطراف الاصطناعية وأدائها تحديًا كبيرًا وتتطلب دراسات حول سلوك الواجهة بين مكونات المواد الحيوية المختلفة. يؤدي وضع طرف صناعي كامل للورك ليحل محل المفصل إلى تعطيل نظام الضغوط الميكانيكية. وهكذا يخضع العظم لبيئة ميكانيكية جديدة تؤدي محليًا إلى اختلافات في مجالات الإجهاد ، مما يزعج إعادة تشكيل العظام. يهدف هذا العمل إلى تقييم الضغط الموزع في المكونات الاصطناعية الناتجة عن تطبيق الأحمال الديناميكية لأنماط الضغط الثلاثة (المشي، نزول السلالم و صعودها) بعد زرع مفصل الورك المُثبتة بواسطة حساب العناصر ثلاثية الأبعاد، تقييم تأثير اضطراب مناطق الإجهاد في عظم الفخذ ومنع خطر ارتخاء الطرف الاصطناعي بعد ظهور عيوب مثل وجود تجاويف في الأسمنت. تظهر النتائج أنه بناءً على توزيع الإجهاد التي تم الحصول عليها، يحدث حماية من الإجهاد في الجزء السفلي من عظم الفخذ. يؤدي تركيز الضغط في عظم الفخذ الأمامي والخلفي إلى انحراف القوة على حساب المناطق العلوية التي تشهد انخفاضًا كبيرًا في الإجهاد يتسبب تأثير الحمل الديناميكي على الطرف الاصطناعي في ظهور مناطق ممزقة حول التجويف عندما يكون حجمها كبيرًا (قطر 0.3≤ مم). يبدأ الانفصال بالقرب من التجويف، ثم ينتشر عن طريق التعب في تجاه الأجزاء الأخرى من الأسمنت حتى يتسبب في ارتخاء كامل للطرف الاصطناعي. يمكن أن تقدم هذه الدراسة معلومات مهمة للجراح الذي تم استدعاؤه لاستخدام نظام خلط أسمنت مناسب لتقليل المسامات وبالتالي ضمان الاستقرار للزرع على المدى الطويل. الكلمات المفتاحية : مجموع مفصل الورك ، عناصر محدودة ، تجويف ، إجهاد رئيسي ، إجهاد مكافئ، الجذع الفخذي، اسمنت العظام، الارتخاء ----------------------------------------------------------------------------------- Résumé (en Français) : Etudier le comportement des prothèses et leurs performances est un pari majeur et nécessite des études sur le comportement de l’interface entre les différents composants biomatériaux. La mise en place d'une prothèse totale de hanche pour remplacer l'articulation, perturbe le régime des sollicitations mécaniques. Ainsi l'os est soumis à un nouvel environnement mécanique qui se traduit localement par des variations de champs de contraintes perturbants ainsi le remodelage osseux. Ce travail vise à évaluer par le calcul éléments finis 3D la distribution des contraintes dans les composants prothétiques résultant de l’application de charges dynamiques des trois modes de sollicitations (marche, descente et montée des escaliers) après l’implantation d’une PTH cimentée, apprécier l'influence de la perturbation des zones de sollicitations dans le fémur et prévenir les risques de descellement de la prothèse suite à l’apparition de défauts tels que la présence de cavités dans le ciment. Les résultats montrent que selon les distributions de contraintes obtenues, un stress shielding se produit dans la partie distale du fémur. La concentration de contraintes en antérieure et postérieure du fémur fait dévier l'effort au détriment des régions supérieures qui elles éprouvent une diminution non négligeable de la sollicitation. L’effet des charges dynamiques sur la prothèse fait apparaitre des micro-zones de rupture aux alentours de la cavité lorsque sa taille est importante (D≥0.3 mm). Le décollement s’initie au voisinage de la cavité, ensuite il se propage par fatigue vers la partie distale du ciment jusqu'au provoquer le descellement total de la prothèse. Cette étude peut fournir des enseignements importants au chirurgien qui est appelé à utiliser un système de mélange de ciment adéquat de façon à réduire la porosité et ainsi garantir à long terme la stabilité de l'implant. Les mots clés : Prothèse totale de hanche, éléments finis, cavité, contrainte principale, contrainte de Von Mises, implant, ciment orthopédique, descellement. ----------------------------------------------------------------------------------- Abstract (en Anglais) : Studying the behavior of prostheses and their performance is a major challenge and requires studies on the behavior of the interface between the different biomaterial components. The placement of a total hip prosthesis to replace the joint disrupts the regime of mechanical stresses. Thus the bone is subjected to a new mechanical environment which results locally in variations in stress fields, thus disturbing bone remodeling. This work aims to assess by finite element calculation the stress distribution in prosthetic components resulting from the application of dynamic loads of the three stress modes (walking, descending and climbing stairs) after the implantation of a cemented THA, assess the influence of the disturbance of stress areas in the femur and prevent the risk of loosening of the prosthesis following the appearance of defects such as the presence of cavities in the cement. The results show that depending on the stress distributions obtained, stress shielding occurs in the distal part of the femur. The concentration of stresses in the anterior and posterior femur deflects the force to the detriment of the upper regions which experience a significant reduction in stress. The effect of dynamic loads on the prosthesis causes micro-zones of rupture to appear around the cavity when its size is large (D≥0.3 mm). Detachment begins in the vicinity of the cavity, then it spreads by fatigue towards the distal part of the cement until it causes complete loosening of the prosthesis. This study can provide important lessons to the surgeon who is called upon to use an adequate cement mixing system in order to reduce the porosity and thus guarantee the long term stability of the implant. Keywords: Total hip prosthesis, finite elements, cavity, principal stress, Von Mises stress, implant, orthopedic cement, loosening