- [ VRPG-Doc-Sc] Génie mécanique --- هندسة ميكانيكية

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CONTRIBUTION A L’ETUDE DE LA PROPAGATION DES FISSURES SOUS CHARGEMENT VARIABLE BASEE SUR UNE APPROCHE ENERGETIQUE
(2016-11-23) MAACHOU Sofiane; Encadreur: BENGUEDIAB Mohamed; Co-Encadreur: MAZARI Mohamed
Résumé (Français et/ou Anglais) : La sécurité des constructions et notamment celle des structures d’avion nécessite de connaitre le comportement en fatigue des fissures et l’évolution de ces défauts au cours du chargement d’amplitude constante, variable et aléatoire. Cette thèse est consacrée à l’application d’une analyse énergétique pour évaluer la vitesse de fissuration en fonction de l’énergie hystérétique équivalente, de l’énergie spécifique et du facteur d’intensité de contrainte maximum sous chargement d’amplitude variable, ainsi que l’estimation de la durée de vie équivalente, pour une éprouvette en alliage d’aluminium (2024 T351). Les résultats obtenus sont comparer aux celles trouvés expérimentalement et calculer numériquement par le modèle de Klingbeil, le modèle de Tracey et le modèle de Weertman. Les vitesses de fissuration du présent modèle sont supérieur aux celles trouvés expérimentalement cela est acceptable pour des raisons de sécurité.
Analyse expérimentale et modélisation du comportement thermodynamique des aciers inoxydables et dual phase. Application au procédé du soudage par résistance par point
(2016-12-14) LEBBAL Habib; Encadreur: ZIADI Abdekader; Co-Encadreur: BOUKHOULDA F.Benallel
Résumé (Français et/ou Anglais) : Résumé Le présent travail porte, d’une part, sur l’influence des paramètres de soudage par résistance par points sur la résistance mécanique du point de soudage, et d’autre part, sur la modélisation du phénomène thermomécanique de ce procédé d’assemblage de tôles minces utilisées dans l’industrie automobile. La simulation expérimentale avait pour but de déterminer les caractéristiques mécaniques du point en déterminant les charges limites du noyau et les contraintes résiduelles dues au procédé de soudage en faisant varier le temps de soudage, l’intensité de courant, les paramètres géométriques de tôles et le type de matériau. L’analyse des résultats a mis en évidence l’influence des paramètres suscités sur la résistance du point de soudure. Dans un deuxième temps, une analyse numérique du procédé a été réalisée au moyen du logiciel de calcul ANSYS 13.0. Un modèle électro-thermo-métallurgique à rayons de contact constants a été développé afin de simuler numériquement le soudage par résistance par points des tôles dont les épaisseurs varient généralement entre 0,5 à 3mm. La résistance électrique de contact entre les tôles impose une montée en température pouvant atteindre des valeurs proches de 800 °C. Abstract This work focuses on the influence of resistance spot welding parameters on the strength of the welding point, and modeling of the thermomechanical phenomenon of this method of joining thin sheets used in the automotive industry. The experimental simulation was to determine the mechanical characteristics of the point by determining yield stress and the residual stresses due to the welding process by varying the welding time, the current intensity, the geometric parameters of sheets and the type of material. Analysis of the results showed the influence of parameters raised on the strength of the welding point. In a second step, a numerical analysis method was carried out using the ANSYS 13.0 calculation software. An electro-thermo-metallurgical model in constant contact rays has been developed to simulate digitally the resistance spot welding of metal sheets whose thickness generally varies between 0.5 to 3mm. The electrical contact resistance between the metal sheets requires a rise in temperature up to values close to 800 °C.
Investigation numérique et expérimentale du phénomène de transfert thermique dans une cheminée solaire
(2021-02-11) LAHCENE ABDELKADER; Encadreur: Benazza Abdel yllah
الملخص (بالعربية) : الملخص المدخنة الشمسية لتوليد الطاقة الشمسية عبارة عن جهاز شمسي مصمم لتحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة حركية ، والتي بدورها تتحول إلى طاقة ميكانيكية ثم كهربائية. تعتمد العملية على تسخين الدفيئة للحصول على حجم من الهواء، ويخلق الهواء الساخن ذو الكثافة حركة تصاعدية تخلق رياحًا عند قاعدة الموقد. سيتم استخدام الطاقة الحركية لتشغيل توربينات الرياح. تم بالفعل إنشاء المدخنة الشمسية وقد أظهرت نتائج مقبولة في تطوير واستغلال الطاقات المتجددة. تعتمد العديد من الدول على هذه التكنولوجيا من أجل تقليل إنتاجها من غازات المسببة في الاحتباس الحراري. يمكن أيضًا دمج تقنية المدخنة الشمسية هذه في المبنى لإنشاء تهوية طبيعية. يتعلق العمل الحالي بالدراسة العددية والتجريبية للخصائص الهندسية للمدخنة الشمسية على السلوك الديناميكي الهوائي والحراري لتدفق الهواء. تم اقتراح العديد من الحلول بهدف تحسين التركيب الهندسي الأكثر كفاءة. يتم حل معادلات الحفظ للكتلة والاستمرارية والطاقة بطريقة الحجم المحدود. تم صنع نموذج أولي لمدخنة شمسية في مختبرنا من أجل إجراء الاختبارات التجريبية. أظهرت النتائج التي تم الحصول عليها أن الوصلة المستديرة (مدخنة المجمع) وكذلك الزيادة في نصف قطر المجمع وزاوية ميل سقف المجمع تساهم بشكل إيجابي في سرعة التدفق للوصول إلى الحد الأقصى لسرعة عند أسفل البرج. لوحظ اتفاق جيد بين التجربة ونتائج المحاكاة. الكلمات مفتاحية: مدخنة شمسية , ارتفاع ، ميل ، أردوينو Résumé (Français et/ou Anglais) : Résumé : La cheminée solaire est un dispositif solaire conçu pour transformer l’énergie des rayons solaires en énergie cinétique qui à son tour est transformée en énergie mécanique puis électrique. Le fonctionnement est basé sur l’échauffement par effet de serre d’un volume d’air, l’air chaud à masse volumique moins dense soumis à la poussée d’Archimède engendre un mouvement d’ascension créant un vent à la base de la cheminée. L’énergie cinétique du fluide sera exploitée pour faire tourner une turbine à vent. La cheminée solaire est déjà mise en application et a montré des résultats acceptables dans le domaine du développement et d’exploitation des énergies renouvelables. Cependant, l’investissement de départ est très important. De nombreux pays comptent sur l’apport énergétique de cette technologie pour diminuer leur production de gaz effet de serre. On peut aussi intégrer cette technologie de cheminée solaire dans le bâtiment pour créer une aération naturelle grâce à la convection naturelle. Le présent travail porte sur l’étude numérique et expérimentale des paramètres géométriques de la cheminée solaire sur le comportement aérodynamique et thermique de l’écoulement de l’air. Plusieurs configurations on était proposés dans le but optimisé la configuration géométrique la plus performante. Les équations de conservation de la masse, continuité et de l’énergie sont résolues par la méthode des volumes Finis. Un prototype de cheminée solaire est réalisé dans notre laboratoire afin d’effectué les tests expérimentaux. Les résultats obtenus montrent que la jonction arrondie (cheminée collecteur) ainsi que l’augmentation du rayon du collecteur et l’angle d’inclinaison du toit du collecteur contribue favorablement sur la vitesse d’écoulement pour atteindre sont maximale au pied de la tour. Ce pendent la hauteur et l’ouverture de la cheminée améliore le tirage à l’intérieur de la tour, d’où des vitesses importantes sont enregistré. Un bon accord entre l’expérimentation et les résultats de la simulation est observé. Mots clés : Cheminée solaire, hauteur, inclinaison, Arduino, volume finis. Abstract The solar chimney is a solar device designed to transform the energy of the sun's rays into kinetic one, which in “turn” will be transformed into mechanical and then electrical energy. The operation is based on the heating by greenhouse effect of a volume of air. The hot air with less dense density generates an ascending movement, and creates a wind at the base of the fireplace. The kinetic energy of the fluid will be used to turn a wind turbine. The solar chimney has already been implemented and has shown acceptable results in the field of development and the usage of renewable energies. Therefore, many countries rely on this technology and invest in order to reduce their production of greenhouse gases. This solar chimney technology can also be integrate into the building to create natural ventilation. The present work concerns the numerical and experimental study of the geometric parameters of the solar chimney on the aerodynamic and thermal behavior of the airflow. Several configurations were propose with the aim of optimizing the most efficient geometric configuration. The conservation equations for mass, continuity and energy are solve by the finite volume method. A prototype solar chimney is made in our laboratory in order to perform the experimental tests. The results obtained show that the rounded junction (collector chimney), as well as the increase in the radius of the collector and the angle of inclination of the collector roof, favorably contributes to the flow speed to reach the maximum at the bottom of the tower. This hanging from the height and the opening of the chimney improves draft in the tower, where high speeds are recorded. A good agreement between the experiment and the results of the simulation are observed. Keywords : Solar chimney, height, inclination, Arduino, finite volume method.
Modélisation numérique de mélange de fluides dans une géométrie complexe.
(2020-07-09) KOUADRI Amar; Encadreur: LASBET Yahia; Co-Encadreur: MAKHLOUF Mohammed
Résumé (en Français) : Le mélange des fluides non-Newtoniens à caractère rhéofluidifiant en utilisant un micromélangeur à deux couches de canaux croisés a été investigué. Les équations de Navier-Stokes, de conservation de la masse et les équations de transport des espèces sont résolues numériquement à l’aide d’un code CFD. Ainsi, le modèle adopté pour caractériser le mélange est le Species Transport Model. Ce micromélangeur présente un potentiel réel afin d’améliorer les performances du mélange tout en gardant le régime d’écoulement laminaire. Les fluides considérés sont de la solution CMC qui est modélisée par une loi de puissance avec des indices de comportement allant de 0,73 à 1 et le nombre de Reynolds généralisé variantde 0,1 à 50. Différentes configurations géométriques des micromélangeurs étudiés précédemment, ont été construites:Serpentin semi-circulaire (SCSM-90), courbée à rainure (CG), avec motifs en forme C (C-Shape), et Serpentin 2D. Leurs performances de mélange hydrodynamiques et thermiques sont confrontées avec notre micromélangeur. Les résultats issus des simulations numériques montrent que le micromélangeur proposé présente les meilleuresperformances du mélange. Ainsi, notre micromélangeur a le taux Po/MI le plus faible. Par conséquent, la meilleure solution reste le micromélangeur TLCCM, pour un mélange parfait mais avec des pertes de charge relativement faibles. Par ailleurs, le mélange thermique de deux fluides (chaud et froid) dans les différentes géométries considérées, a été effectué. Il est constaté que le mélange thermique dans la géométrie TLCCM offre les meilleures performances par rapport aux autresgéométries. Ainsi, ces géométries sont caractérisées en termes de productiond'entropie qui est due aux irréversibilités thermiques et hydrodynamiques. Dans la géométrie TLCCM, les performances dumélange thermique et les caractéristiques thermodynamiques montrent que notre micromélangeur devance les autres géométries pour les fluides Newtoniens et non-Newtoniens. Donc, le micromélangeur proposé présente une solution réelle dans les systèmes microfluidiques qui nécessitent un mélange rapide à des très faibles nombres de Reynolds. Les mots clés :Géométrie complexe, modélisation numérique,advection chaotique, fluide non-Newtonien,indice de mélange, production d’entropie, nombre de Bejan, faible nombre de Reynolds. Abstract (en Anglais) : The mixing of non-Newtonian shear thinning fluids using a Two Layer Crossing Channels Micromixer (TLCCM) was investigated. Steady Navier-Stokes equations, mass conservation equations and species transport equation are numerically solved using a CFD code. As well the model adopted to characterize the mixing was the Species Transport Model. This micromixer had real potential to improve the mixing performance because the kinematic properties are totally chaotic while keeping the laminar flow regime. The fluids considered in the simulations are the CMC solutions which are modeled by the power-law model with power-law indices ranging from 0.73 to 1 and the generalized Reynolds number between 0.1 and 50. Different geometrical configurations of the previously studied micromixers have been constructed: Semi-Circular Serpentine (SCSM-90), Curved with Grooves (CG), with C-Shape patterns (C-Shape), and 2D serpentine. Their hydrodynamic and thermal mixing performances are compared with our micromixer. Results from numerical simulations show that the proposed micromixer has the best mixing index. Thus, our micromixer has the lowest Po/MI. Consequently, the best solution remains the TLCCM micromixer, for perfect mixing but with relatively low pressure losses. Furthermore, thermal mixing of two fluids (hot and cold) in different considered geometries was carried out. It is found that the thermal mixing in the TLCCM geometry offers the best performances compared to the other geometries. So, these geometries are characterized in terms of entropy production which is due to the thermal and hydrodynamic irreversibilities. In TLCCM geometry, the thermal mixing performances and thermodynamic characteristics show that our micromixer is ahead of other geometries for Newtonian and non-Newtonian fluids. Therefore, the proposed micromixer presents a real solution in microfluidic systems that require rapid mixing at very low Reynolds numbers. Keywords :Complex geometry,numerical modeling,chaotic advection, non-Newtonian fluid, mixing index, entropy production, Bejan number, low Reynolds number.
Contribution à l’étude de la quantification de l’endommagement et détermination des facteurs influençant le processus de nucléation des cavités dans les polymères
(2016-12-13) KHELLAFI Habib; Encadreur: OULD CHIKH El Bahri; Co-Encadreur:BOUCHOUICHA Benattou
Résumé (Français et/ou Anglais) : 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. L’objectif de ce travail est l’identification des paramètres mécanique caractérisant le comportement élasto-viscoplastique non linéaire du matériau polymère en grandes déformations et à des sollicitations mécaniques appliquées sur une plage de vitesse de déformation différente. D’autre part une étude de quantification d’endommagement des polymères est nécessaire. Une présentation d’un modèle numérique qui nous permettra de comparer les résultats obtenus par des calculs élémentaires à différentes triaxialités et d’aborder l’influence de la taille initiale ainsi que la forme du vide sur la ruine finale du matériau est nécessaire. 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.