nglaura/hal-summarization huggingface dataset:
Les essais de fatigue de laboratoire nous permettent de caractériser le comportement de fatigue et d'étudier l'endommagement cyclique des matériaux bitumineux. La géométrie de l'échantillon a une influence sur la réponse globale des essais de fatigue. Afin d'avoir une caractérisation intrinsèque, un modèle d'endommagement a été développé pour décrire la perte de raideur du matériau lors des essais de fatigue en laboratoire. Des paramètres matériau sont à identifier sur des données expérimentales. Une méthode d'optimisation, qui utilise l'algorithme de Levenberg-Marquardt, est présentée ici pour ajuster des données numériques sur des données expérimentales. Deux catégories d'essais sont utilisées : des essais de traction compression uniaxiaux et des essais de flexion sur poutre console trapézoïdale. La méthode nous permet d'identifier le modèle d'endommagement indépendamment de la géométrie d'échantillon.
Il s'agit d'une analyse temporelle de stabilité linéaire de l'écoulement stratifié de films sur un plan incliné. Nous nous sommes intéressés au cas de deux couches non miscibles de fluides non-newtoniens. La rhéologie des fluides étudiés est décrite par la loi de Carreau, selon laquelle une augmentation du taux de cisaillement dans l'écoulement génère une diminution locale de la viscosité du fluide. Une méthode spectrale de collocation basée sur les polynômes de Chebyshev a été employée pour la discrétisation de l'équation d'Orr-Sommerfeld généralisée, résolue sous forme d'un problème aux valeurs propres. Les effets de la stratification en densité ont été étudiés dans le cas où la couche inférieure est la moins visqueuse. Cette situation est favorable à l'apparition des instabilités interfaciales. Nous avons pu mettre en évidence l'existence d'un rapport de densité seuil à partir duquel on observe un basculement d'une instabilité de grande longueur d'onde à une instabilité de longueur d'onde modérée. L'influence des propriétés rhéofluidifiantes des fluides sur la position de ce seuil a été également étudiée.
Quatorze essais de chocs thermiques sur disques pré-fissurés ont été réalisés. Ils ont permis de mettre en évidence la dépendance à la géométrie de la ténacité à l'arrêt lorsque ce paramètre est déterminé à partir d'une analyse élasto-statique. Cette dépendance provient des effets dynamiques : en effet l'amplification dynamique en fin de propagation dépend de la complaisance initiale de l'éprouvette. L'analyse en dynamique et en élasto-viscoplastique montre que la contrainte locale en pointe de fissure augmente avec l'avancée de la fissure lorsque celle-ci se propage dans la zone de fort gradient, vers la zone ductile. Ce résultat rend difficile toute interprétation élasto-statique de l'arrêt de fissure d'où l'introduction d'une contrainte critique de clivage, de type RKR, en pointe de fissure qui évoluerait avec la température. Les premiers résultats obtenus, avec ce critère, montrent une assez bonne corrélation entre les résultats expérimentaux et les simulations numériques.
L'éclatement de disques de turbomachines est étudié dans cette article. Des outils de contrôle des calculs et de prévision de perte de stabilité sont d'abord mis en place pour réaliser des simulations numériques. Le modèle de comportement initial du matériaux constituant les disques est ensuite reconsidéré en modifiant certains de ses paramètres tels que le critère de plasticité, la loi d'écrouissage, ou la loi d'écoulement. L'influence de ces modifications sur la vitesse limites des disques est enfin présenté.
Nous étudions les allées tourbillonnaires produites par un aileron oscillant dans un canal hydrodynamique, à l'aide de la vélocimétrie par images de particules (PIV). Une étude paramétrique en fonction de la fréquence adimensionnelle (le nombre de Strouhal) et l'amplitude du battement de l'aileron a permis d'identifier : 1) la transition entre une allée type Bénard-von Karman (BvK) et l'allée inversée typique des sillages propulsifs; et 2) la brisure de symétrie de cette allée inversé donnant lieu à un sillage asymétrique. Une estimation de la force de traînée moyenne sur l'aileron est obtenue à partir d'un bilan de quantité de mouvement utilisant les mesures PIV de champ de vitesse moyenne en aval de l'aileron. Nous montrons que la transition observée dans la structure du sillage entre une allée de BvK et une allée inversée se fait avant la transition traînée--propulsion.
Nous présentons une étude experimentale de l'obtention d'une micromousse 2D à partir de l'agglomération de microbulles, et son écoulement dans un microcanal rectangulaire. Nous utilisons la méthode dite de " flow-focusing " pour produire une mousse directement à l'intérieur de la puce microfluidique. Il est possible de faire varier la fraction liquide sur une large gamme. L'observation au microscope permet de visualiser la transition d'un ensemble de bulles disjointes à une micromousse, dans laquelle les bulles sont étroitement agglomérées et séparées par des films minces. Le débit de la micromousse dépend non-linéairement de la pression du gaz appliquée, et présente une pression seuil due à la capillarité. De fortes discontinuités apparaissent quand le nombre de bulles dans la largeur du canal change, ce qui reflète la nature discrète de la topologie des mousses.
Cette étude s'inscrit dans la compréhension des mécanismes d'endommagement mis en jeu dans le comportement en fatigue de caoutchouc utilisé pour la transmission de puissance mécanique. Nous nous intéressons plus particulièrement à l'influence du noir de carbone sur ces mécanismes. Trois matériaux à matrice HNBR renforcée par du noir de carbone sont formulés à iso module 20%, en faisant varier le type de charge. Des éprouvettes de géométrie axisymétrique sont rompues par traction uniaxiale. Les faciès de rupture sont comparés à ceux obtenus après essais de fatigue sur une machine à asservissement servo-hydraulique. Les analyses effectuées par MEB montrent une géométrie particulière caractéristique du polymère, retrouvée dans les trois systèmes. Les mécanismes mis en jeu sont identiques et ont lieu à des échelles d'observation différentes. Ces observations mettent en évidence que la nature de la charge a une influence sur la vitesse de propagation de fissure dans l'éprouvette.
Dans cet article, nous étudions le phénomène d'érosion des tuyaux transportant des liquides et des gaz. Sous l'impact de sable sur la surface extérieur des tuyaux ou impact de substance en contact sur la surface intérieur, la durée de vie des tuyaux diminue. En général, la rupture se produit quand la réduction de l'épaisseur du tuyaux atteint une valeur critique pour la quelle la contrainte dans le cratère atteint un seuil limite. Afin d'expliquer la réduction de vie des tuyaux en XC10, nous avons procédé à une opération de sablage pour différents temps suivi d'un essai Charpy U. L'évolution de la ténacité dynamique et la microdureté sont exprimées en fonction du temps de sablage.
L'instabilité elliptique est un phénomène tridimensionnel apparaissant dans un vortex dont les lignes de courant ont une forme elliptique. Elle est notament suceptible d'accélérer la destruction des sillages avions. Au cours de notre éude, nous avons étudié numériquement l'influence d'un écoulement axial sur la stabilité d'une paire de vortex co-rotatifs. Les taux de croissance des modes les plus instables sont calculés en fonction de l'amplitude W0 de l'écoulement axial et du nombre d'onde k des perturbations, pour un nombre de Reynolds (basé sur la circulation d'un vortex) de 14000, et pour deux tailles du coeur des tourbillons. Il a été mis en évidence l'existence de nombreuses zones instables dans l'espace W0-k. En particulier, pour une taille du coeur élevée, les paires de vortex sont instables quasiment dans l'ensemble de l'espace des paramètres, et on observe une prédominance de modes avec couche critique.
Nous étudions expérimentalement le phénomène de liquéfaction des sols sous vagues. Nous utilisons un canal à houle dans lequel nous plaçons un fond sableux initialement lâche et mesurons la pression de pore à différentes profondeurs dans le sable lors du passage des vagues. Le signal de pression de pore moyen présente trois grandes phases d'évolution : une élévation rapide suivie d'une phase de pic ou de plateau puis d'une diminution progressive. Nous interprétons ces résultats par une liquéfaction rapide d'une partie du sol, suivie d'un front de sédimentation. Nous nous intéressons enfin au critère de liquéfaction ainsi qu'à l'épaisseur de sable liquéfiée, en tentant de mettre en évidence les nombres sans dimension pertinents.
Lorsque de l'eau ruisselle autour d'un cylindre dans un écoulement d'air, deux filets d'eau se forment le long du cylindre au voisinage des points de décollement. Dans cet article, nous étudions l'interaction entre ces filets et le sillage. Nous montrons expérimentalement que, pour certaines vitesses de vent, les filets vibrent à une fréquence proche de la fréquence de détachement tourbillonnaire. Nous supposons que ces vibrations résultent d'ondes capillaires stationnaires sur la surface libre des filets. La fréquence propre du mode capillaire fondamental est estimée par une analyse énergétique. Nous élaborons ensuite un modèle d'interaction entre les filets et le sillage qui prévoit un accrochage entre ces deux degrés de liberté pour un intervalle de vitesse de vent et une amplification simultanée de la force transverse fluctuante s'exerçant sur le cylindre. Ces résultats permettent d'expliquer les expériences conduites récemment par Alam & Zhou (2006).
Cet article vise à présenter un cas de fissuration dynamique selon une approche théorique (décollement d'un film mince) et numérique (propagation d'une fissure à travers une DCB). Nous comparerons en particulier la solution dynamique des différents problèmes avec la solution dynamique asymptotique (lorsque le chargement devient quasi-statique). Nous présenterons une façon d'obtenir cette solution asymptotique par le biais d'une considération énergétique.
Nous exploitons dans ce travail le formalisme multifractal pour étudier l'influence de la taille des particules renforçantes (grains de noir de carbone) sur les surfaces de fracture et l'orientation des formes géométriques de la microtexture sur ces surfaces. Ces particules sont ajoutées dans la matrice du polymère afin d'améliorer les propriétés physiques, chimiques et mécaniques du matériau. Ce formalisme permet d'établir un lien entre une description géométrique et une description statistique des traces de fracture sur le chemin de propagation de la fissure, s'appuyant sur la notion de dimension fractale et des lois d'échelles. L'exploitation du spectre multifractal de Legendre permet d'opérer une discrimination entre les textures des surfaces de fracture. A l'aide de l'analyse spectrale de Fourier nous déterminerons les directions principales des motifs de fracture sur la surface.
Afin de mieux comprendre les phénomènes d'initiation et de propagation d'une fissure dans un matériau bitumineux, nous avons développé un essai innovant simulant le comportement d'un film mince de bitume entre deux granulats dans un enrobé. L'étude expérimentale considère la température et la vitesse de déformation comme les paramètres qui définissent la fissuration ductile et fragile. La géométrie de l'éprouvette permet d'initier et de propager une fissure au cœur de l'éprouvette en lui appliquant une phase de traction. La rigidité initiale de l'éprouvette non fissurée est caractéristique de sa géométrie et des propriétés rhéologiques du matériau. Le comportement du matériau viscoélastique est pris en compte en utilisant des séries de Prony. On montrera que l'analyse des essais permet de cerner la transition mécanique de l'état fragile à l'état ductile.
Cet article s'intéresse à la réduction de modèles en Interaction Fluide Structure (IFS) par la méthode décomposition orthogonale aux valeurs propres (POD). Une difficulté importante dans l'application de cette technique à l'IFS est liée à la déformation du domaine fluide induite par le mouvement de la structure. Nous proposons d'appliquer la POD à un domaine fixe, réunion du domaine du fluide et du domaine du solide et de construire ainsi une base POD relative à ce domaine globale. Nous nous intéressons ici aux cas où la structure est un solide rigide, le problème couplé est alors écrit en formulation eulérienne et utilise une approche de type domaine fictif. On construit ensuite un système dynamique réduit en projetant ces équations sur la base POD globale.
Pour modéliser expérimentalement la reprise par une avalanche de neige en aérosol, nous faisons s'écouler, dans un canal, différentes bouffées salines au dessus d'un lit granulaire érodable composé de particules non cohésives de PMMA. Par traitement d'images, nous avons mis en évidence que la vitesse de front est indépendante de la nature du lit (érodabilité, rugosité) mais dépend fortement des conditions initiales de bouffées (énergie potentielle). A l'inverse, le taux de croissance en hauteur des bouffées est indépendant des conditions initiales mais dépend fortement de la nature du lit. L'étude de l'évolution de la topographie du lit au passage des bouffées permet de mettre en évidence qu'en amont, l'érosion est violente, puis qu'en aval, elle est moindre et régulière. De nouvelles expériences sont en cours de réalisation pour estimer l'influence de la concentration en particules sur le pouvoir érosif de la bouffée.
La transition laminaire/turbulent en couche limite exposée à de la turbulence exterieure est un enchaînement complexe de mécanismes de réceptivité et d'instabilité. Dans un premier temps, les perturbations extérieures génèrent des stries longitudinales de haute et faible vitesse longitudinale par un mécanisme de croissance transitoire. Lorsque les stries atteignent une amplitude significative, des mécanismes de déstabilisation amènent à l'apparition de zones turbulentes, qui croissent et contaminent la couche limite en aval. Pour étudier la phase finale de la transition, nous soumettons la couche limite linearisée autour du profil de Blasius avec stries, à un forcage stochastique qui a la structure de corrélation spatiale de la turbulence homogène isotrope. La corrélation spatiale de l'écoulement ainsi forcé peut être obtenu par la résolution numérique de l'équation de Lyapunov. Nous montrons par ces calculs que la turbulence exterieure possède les caractéristiques nécessaire à l'excitation des phénomène de croissance transitoire primaire et secondaire, contribuant à une distorsion des stries, et menant à la génération de zones turbulentes à l'intérieur de la couche limite.
L'origine de ce travail se situe dans le cadre d'une collaboration industrielle afin d'étudier le comportement d'une liaison mécanique entre deux tôles, utilisée dans la confection de structures ferroviaires. Ces structures sont composées d'une multitude de liaisons mécaniques principalement soumises à des sollicitations de traction et de cisaillement au niveau de l'élément de fixation. L'intérêt économique réside en la réduction du nombre de ces liaisons afin de limiter les opérations d'assemblage et en la mise en place d'une liaison optimisée tant de manière opérationnelle que calculatoire. Ainsi, après la réalisation d'une étude statique qui nous a amené à comprendre les problématiques des liaisons actuellement utilisées, une campagne d'essais dynamiques a été réalisée pour identifier et analyser les différents comportements en fatigue.
Nous présentons des résultats expérimentaux préliminaires obtenus lors de l'étude d'un dipôle tourbillonnaire en eau peu profonde. En particulier, la formation d'un tourbillon transverse secondaire se positionnant à l'avant de la structure dipolaire est mise en évidence. Enfin, nous identifions le processus de formation de ce tourbillon secondaire lié à l'étirement de la vorticité contenue dans la couche limite développée lors du déplacement du dipôle.
Le couplage aéroélastique entre la structure évidée d'une aile de missile de croisière et le fluide en écoulement à vitesse transsonique sur cette aile est exploité pour augmenter la portée du missile. Une boucle de calcul permet de calculer la finesse du missile sous charge à l'équilibre des forces et de vérifier sa tenue structurale. Une exploration systématique de l'espace des paramètres est présentée et analysée.
Cette étude explore le comportement des matériaux en régime de post-localisation, elle traite de certains aspects qui doivent être pris en compte dès lors que l'on cherche à modéliser le phénomène de localisation. On ne peut plus se restreindre à trouver une solution à un problème donné, on doit aussi se poser la question de l'existence éventuelle de plusieurs solutions au même problème. En effet, déterminer la solution la plus critique au problème de l'ingénieur peut nécessiter d'explorer différentes solutions. Puis des résultats avec localisation sont présentés pour différents régimes de comportement dans les géomatériaux, régime fragile ou ductile, montrant des similitudes avec les observations expérimentales de laboratoire.
Nous présentons une étude paramétrique de la résistance au cisaillement d'un milieu granulaire cohésif simulé par la méthode de dynamique des contacts. Cette étude est basée sur un modèle de cohésion qui tient compte de la résistance à la traction, au glissement, et au roulement dans les contacts entre les particules. La résistance macroscopique est évaluée par la compression biaxiale des échantillons numériques comportant plusieurs milliers de particules en deux dimensions. Nos résultats suggèrent que : 1) l'angle de frottement interne peut être vu comme la somme de trois contributions : une géométrique, une frictionnelle, et une associée à la dilatance ; 2) les coefficients de frottement sont les seuls paramètres de résistance microscopiques à l'origine de l'angle de frottement interne et de l'angle de dilatance ; et 3) l'adhésion entre particules est le seul paramètre de résistance microscopique à l'origine de la résistance à la traction.
Nous étudions la transition vers la turbulence de solutions viscoélastiques de polyoxyéthylène (POE), de 0,08% et de 0,09% en concentration, confinées entre deux cylindres coaxiaux lorsque seul le cylindre intérieur tourne. Lorsque la vitesse de rotation du cylindre intérieur atteint une valeur critique, l'écoulement de Couette circulaire bifurque vers un écoulement formé de spirales (SPI) qui ont pour origine une instabilité inertio-élastique. Le deuxième mode d'instabilité est caractérisé par de larges domaines quasi-stationnaires de tailles différentes séparés par des parois et contenant des spirales. La durée de vie des parois des domaines diminue avec le paramètre de contrôle selon une loi puissance. Le nombre de parois augmente en fonction du paramètre de contrôle, ce qui explique la multiplication des sous-domaines dépourvus de spirales, ce régime transite ensuite vers un régime turbulent. La caractérisation de la transition vers la turbulence a été complétée à l'aide d'une analyse statistique des zones laminaires des spirales
On propose un modèle mathématique permettant une description des instabilités de l'écoulement d'un film mince de fluide visqueux sur une paroi chauffée et inclinée par rapport à l'horizontale. La méthode de calcul combine la technique des résidus pondérés dans la direction normale au film à un développement en gradient des champs de vitesse et de température. Le modèle est un système d'équations différentielle décrivant l'évolution spatio-temporelle de l'épaisseur h du film, du débit local q et de la température à l'interface t.
Le transport de grains par un fluide en écoulement est fréquemment rencontré dans la nature et dans l'industrie. Lorsque la contrainte de cisaillement exercée par le fluide en écoulement sur un lit de grains reste modérée, les grains mobiles forment une couche qui se déplace toujours en contact avec le fond. Sur un sol non érodable, si le débit de grains transportés est assez faible, le lit n'est pas continu, mais constitué de dunes. On présente ici les résultats d'une étude expérimentale sur le déplacement et la déformation, par un écoulement d'eau, de dunes de billes de verre et de zirconium dans une conduite fermée de section rectangulaire. On vérifie que ses dimensions sont autosimilaires et que la vitesse des dunes varie avec l'inverse de leur taille et avec le débit de grains.
La modélisation numérique du transport sédimentaire est ici abordée par une approche diphasique Eulérienne. Plus particulièrement, nous nous intéressons à la dispersion de particules sédimentaires non cohésives, de type sable, au cours de leur transport en suspension. En s'appuyant sur la littérature des écoulements diphasiques, nous introduisons un modèle du premier ordre basé sur la théorie cinétique des écoulements granulaires (Modèle ks-kfs) pour estimer le tenseur de la covariance des vitesses fluide-particule et ainsi fermer le modèle de dispersion turbulente pour les particules. La comparaison avec l'expérience montre que le modèle reproduit qualitativement les caractéristiques de l'écoulement notamment l'existence d'une différence de vitesse entre les particules et le fluide.
Une méthode pour la simulation de propagation de fissure tridimensionnelle est proposée pour les sollicitations de fatigue. La vérification de la minimisation de l'énergie totale de la structure élastique linéaire, lors d'une propagation de fissure quasi-statique, est exprimée sous forme variationnelle. Cette écriture conduit à la résolution d'un système non-linéaire, menée par une méthode de Newton faisant intervenir les dérivées première et seconde de l'énergie totale. Une nouvelle formulation de la loi de Paris sous forme d'énergie de rupture équivalente permet, en utilisant la méthode G-thêta, d'obtenir les dérivées de l'énergie totale lors d'un problème de fatigue. Cette approche, mise en oeuvre au sein du code éléments finis ZéBuloN, est utilisée dans un test de validation, puis pour la simulation tridimensionnelle de la fissuration d'un disque de turbine.
L'objectif de ce travail est l'étude multi-échelles du phénomène de rupture différée associé à la transformation martensitique dans l'acier austénitique instable 301LN. L'observation et l'étude de la rupture différée sont réalisées sur des emboutis cylindriques à fond plat. L'identification des éléments microstructuraux à l'origine des fissures est réalisée par observation au Microscope Electronique à Balayage (MEB) des zones de rupture. La distribution des contraintes résiduelles dans chaque phase, a été déterminée par Diffraction des Rayons X (DRX), et associée à l'évolution de la fraction volumique de martensite pour différentes conditions d'emboutissage. Nous établissons un lien direct entre l'apparition de la rupture différée, l'état de contrainte dans la martensite, et les fractions de martensite formée dans les godets emboutis.
Lors d'essais de traction, l'émission acoustique, produite par l'endommagement d'éprouvettes composites à matrice métallique, ainsi que des images tri-dimensionnelles du matériau grâce à la tomographie X ont été enregistrées. L'apparition de ﬁssures au sein du renfort particulaire céramique est étudié par les deux techniques. Elles s'accordent toutes deux à donner une même évolution de l'endommagement.
Les broyeurs à billes agitées sont utilisés pour produire des nanoparticules en suspensions denses à partir de particules plus grosses. Les paramètres limitant le mécanisme de fragmentation ne sont pas totalement élucidés et le procédé nécessite une énergie considérable. Nous nous intéressons dans cette étude à l'hydrodynamique globale dans le broyeur afin de déterminer les paramètres qui contrôlent l'efficacité des collisions entre billes de broyage (vitesses d'impact et orientation des collisions). L'écoulement de la suspension est décrit au moyen de propriétés physiques effectives. Les équations de Navier-Stokes sont résolues directement dans un domaine axisymétrique bidimensionnel. Ensuite, nous nous sommes intéressés à une configuration particulière relative à la collision entre deux billes de broyage et nous avons simulé l'écoulement de la suspension lors du drainage du film
Nous présentons les différents régimes d'évolution d'un lit de particules soumis à un écoulement de Poiseuille. Nous avons mis en place un méthode expérimentale reproductible de détermination du seuil de mise en mouvement des particules et nous avons construit un digramme de phase préliminaire d'existence de ces différents régimes.
La forme d'une goutte sur un plan incliné ou soumise à un écoulement est étudiée à l'aide de la simulation numérique. Nous présentons pour cela un modèle numérique permettant de simuler le comportement de la ligne de contact entre une interface liquide-gaz et une paroi pane. Le modèle numérique est présenté et validé par comparaison aux résultats de la littérature. Nous montrons qu'il est ainsi possible de reproduire numériquement trois phénomènes essentiels : le mouillage statique, le mouillage dynamique et l'hystérésis de l'angle de contact.
On étudie la stabilité d'une couche limite laminaire de plaque plane en présence d'une allée périodique de micro-rugosités. L'écoulement moyen, stationnaire, est obtenu par une première simulation numérique directe. On y observe des tourbillons longitudinaux contra-rotatifs, que l'on peut considérer comme des structures de "pré-stries". On étudie la stabilité linéaire de cet écoulement à l'aide de l'approche biglobale. Nous montrons ainsi que les ondes de Tollmien-Schlichting bidimensionnelles classiquement observées dans un écoulement de plaque plane sont modifiées par la présence des pré-stries. Elles se transforment en des ondes fortement tridimensionnelles, qui se propagent avec quasiment la meme vitesse de phase que les ondes bidimensionnelles, mais sont moins amplifiées. Dans une seconde simulation numérique directe, des perturbations spatiales de l'écoulement moyen sont forcées par l'interaction d'une onde de Tollmien-Schlichting avec la rugosité. L'approche de stabilité montre que ces perturbations représentent une combinaison des modes propres biglobaux.
Nous menons actuellement, à l'IMFS de Strasbourg, une étude visant à décrire la trajectoire d'une sphère en fusion se déplaçant librement dans un fluide newtonien. Nous présentons ici les deux premières étapes de ce travail, consistant en l'étude paramétrique de l'écoulement axisymétrique autour d'une sphère fixe chauffée (en configuration 'assisting flow') et en l'étude de stabilité linéaire de cet écoulement. Les paramètres du problème sont le nombre de Reynolds, le nombre de Grashof et le nombre de Prandtl. Dans une première partie, nous présentons les coefficients de traînée et les nombres de Nusselt obtenus pour Pr=0.72 (air) en forçant l'axisymétrie du problème, ainsi que les différents aspects de l'écoulement. Dans une seconde partie, nous montrons que l'axisymétrie de l'écoulement est brisée par une bifurcation régulière dont nous présentons les seuils en fonction du nombre de Richardson (donnant ainsi les limites d'existence de la solution axisymétrique). Enfin, nous présentons l'aspect d'un écoulement pleinement tridimensionnel, obtenu grâce à un code de calcul spectral-éléments spectraux.
Cette étude présente le comportement statistique de structures localisées – appelées « spots »- qui se propagent dans l'écoulement entre un disque tournant et un disque stationnaire quand ceux-ci sont très proches l'un de l'autre. Dans ces conditions l'écoulement s 'appelle l'écoulement de Couette de torsion. En utilisant une analyse d'images originale, la présente étude permet de décrire les caractéristiques des spots dont le nombre augmente avec le nombre de Reynolds jusqu'à ce que ceux-ci envahissent totalement l'écoulement. Nous proposons un modèle statistique qui prévoit une forme de type « fonction erreur » pour la probabilité d'observation d'un spot à une position radiale donnée. Cette prévision est confirmée par l'analyse d'images et la courbe de stabilité de l'écoulement de Couette de torsion est déduite de ces observations. Cette courbe présente un comportement en loi de puissance du type (Re-Rec)-3/2 , compatible avec les courbes de stabilité des autres écoulements de Couette.
Cet article présente un dispositif expérimental construit pour étudier le comportement d'une goutte coincée entre deux solides horizontaux. Il montre les techniques de mesure et d'identification des échantillons (solides et fluides). Il donne un aperçu des résultats obtenus concernant les angles de contact, les aires de surface mouillée et la force d'écrasement (ou d'étirement) en fonction de la distance entre les deux solides. L'interprétation des résultats en terme de dissipation et la modélisation énergétique du comportement de la goutte coincée y sont étudiées.
Cet article présente la simulation numérique du délaminage de composites stratifiés par utilisation d'une stratégie de calcul multiéchelle de décomposition de domaine, avec homogénéisation en espace. Le calcul non-linéaire d'évolution correspondant au chargement progressif du composite est poussé jusqu'à la ruine complète de la structure. L'accent est porté sur l'optimisation de la stratégie utilisée.
On propose de simuler la propagation d'onde de choc dans les milieux condensés en utilisant un outil de simulation directe. Ces milieux sont mécaniquement caractérisés par une pression et une vitesse unique. Dans cette étude, le mélange est constitué de grains séparés par une interface entre les matériaux : ce problème à interface est résolu par une méthode d'interface diffuse. Les solutions obtenues sont comparées à des résultats expérimentaux et à une nouvelle méthode analytique. La fraction volumique (ou la température par exemple) ne peut pas être mesurée expérimentalement et il est donc important de connaître the comportement d'une quantité phasique grâce à diverses méthodes. Une évolution non monotone de la fraction volumique en fonction de la pression derrière le choc est observé aussi bien avec les méthodes numériques que des solutions analytiques.
Dans ce papier nous présentons une analyse de stabilité linéaire basée sur un mécanisme de résonance triadique pour expliquer l'instabilité d'un fluide dans un cylindre en précession. Nous établissons une expression formelle du taux de croissance dans le cas où un mode de Kelvin forcé par la précession résonne avec deux modes de Kelvin libres. Cette expression est évaluée dans le cas particulier de modes de nombres d'onde azimutaux m=1 et m=2 lorsqu'on considère la première résonance des modes 1 et 3 de l'écoulement de base. Nous montrons alors qu'il existe des modes pour lesquels cette théorie prévoit une interaction constructive.
On étudie la fissuration, sous chargement mécanique et thermique, d'un joint de colle reliant deux substrats d'aluminium. Les extrémités des interfaces entre le joint et les substrats constituent des points de concentration de contraintes pour la structure, caractérisés par des champs élastiques singuliers. Sous certaines hypothèses sur le comportement des substrats d'aluminium, l'analyse est menée sur la couche d'adhésif. Un critère d'amorçage déjà existant est étendu aux chargements thermo-mécaniques et permet de prédire la contrainte à rupture. Les résultats théoriques sont comparés à des mesures expérimentales disponibles dans la littérature. Nos prédictions sont en accord satisfaisant avec l'expérience mais il est clair qu'une meilleure connaissance des conditions d'élaboration, donc des contraintes résiduelles, permettrait de mieux rendre compte des résultats expérimentaux.
Le béton, lorsqu'il est soumis à un impact, subit de fortes contraintes triaxiales. Le comportement en réponse à ce type de sollicitations a été étudié avec une presse capable d'appliquer une contrainte moyenne supérieure à 1 GPa sur des échantillons de béton cylindriques de diamètre 70 mm et d'élancement 2. Dans cet article, une modélisation numérique à l'échelle mésoscopique est réalisée. Le matériau est décrit de façon biphasique, avec une matrice, constitué de la pâte de ciment et des granulats fins, et des granulats approximativement sphériques de taille supérieure à 2 mm, dont les caractéristiques respectives sont appliquées à un maillage d'éléments finis cubiques régulier. Nous présentons ici l'identification du modèle, à partir d'essais sur mortier seul et de la littérature pour les granulats, ainsi que les premières comparaisons entre essais numériques et expérimentaux, dans les cas d'essais de compression simple et d'essais hydrostatiques.
En Algérie, à l'instar des pays arides et semi-arides, l'envasement des retenues de barrages provoque une réduction importante de leurs capacités de stockage. Il est aujourd'hui bien établi que ces dépôts solides surviennent essentiellement suite aux crues. Nous présentons dans le présent article, une étude de prévision des zones de dépôts dans le fond de la retenue du barrage Babar, dans la wilaya de Khenchela à l'Est de l'Algérie, lequel a été mis en eau depuis une décennie et a déjà subi une crue engendrant un dépassement du niveau des plus hautes eaux. Pour cela, nous avons utilisé le code de calcul déjà élaboré (un modèle bidimensionnel horizontal, que nous avons déjà réalisé à partir de la résolution en différences finies, du système d'équations de Saint-Venant pour l'écoulement hydrodynamique, et d'une équation de transport en suspension de fines particules solides) permettant de simuler les deux phases liquide et solide pendant une crue. Cette application nous a permis de définir une carte de zones de dépôts probables dans la retenue du barrage Babar.
L'étude de la rupture des stratifiés fissurés n'a pas trouvé jusqu'à présent une grande extension dans la littérature. En raison de leur nature anisotrope il est difficile d'envisager entièrement leurs caractéristiques et comportement mécaniques, en particulier s'ils sont produits avec des architectures compliquées, comme dans le cas des renforts tissés. Ce travail a été réalisé pour fournir plus de détails sur l'effet de l'orientation et l'emplacement des couches sur la propagation de la fissure dans les stratifiés (2D). Les résultats montrent que l'orientation a un effet significatif sur l'amorçage et la propagation de fissure. L'amorçage et le développement de la zone d'endommagement (ZE) sont étudiés en utilisant la technique de corrélation d'image digitale (CID).
Le travail présenté ici porte sur l'étude de la déstabilisation d'un vortex soumis à un étirement et évoluant dans un écoulement laminaire. Celle-ci s'appuie sur des méthodes expérimentales (visualisations et anémométrie par images de particules, PIV) utilisant une caméra rapide à haute résolution. Le vortex est généré par une marche creuse et des aspirations latérales sous la marche amplifient l'étirement du tourbillon. La dynamique de l'explosion tourbillonnaire est décrit par des visualisations et des mesures PIV à des fréquences allant jusqu'à 1kHz. Des instabilités sont observées le long de l'axe du vortex sous la forme d'ondes propagatives. Grâce à la PIV, l'évolution spatio-temporelle de l'enstrophie est analysée ainsi que le comportement topologique de la structure tourbillonnaire. L'objectif est de caractériser la construction temporelle du spectre d'énergie ainsi que les mécanismes qui rentrent en jeu.
La formation de gouttelettes survient lors de l'atomisation, du déferlement des vagues et de l'impact d'une goutte sur une surface liquide ou solide. Lorsqu'une goutte impacte une couche du même liquide, une nappe est créée. Sous l'effet de la tension de surface, son bord se rétracte et forme un bourrelet où apparaissent des gouttelettes. Nous avons étudié numériquement l'instabilité de cette nappe liquide à l'aide d'un code pour les écoulements diphasiques utilisant la méthode VOF. Une première forme d'initialisation consiste en l'ajout d'une perturbation sineuse pour l'extrémité de la nappe. Cependant, pour observer la formation de gouttelettes, une amplitude de perturbation étonnamment grande par rapport à sa longueur d'onde est nécessaire. Pour diminuer l'amplitude requise, nous avons initialisé avec une perturbation variqueuse. Nous avons déterminé la formation de gouttelettes pour deux longueurs d'onde de la perturbation.
Nous caractérisons les instabilités qui apparaissent sur un anneau de vorticité à l'aide d'une méthode particulaire de type "vortex blob" dans laquelle un remaillage axi-symétrique évite l'apparition de modes parasites. On initialise l'anneau avec un profil Gaussien et on simule ensuite sur quelques temps de retournement de manière à atteindre un état quasi-stationnaire elliptique axi-symétrique. On superpose alors à cet état une perturbation correspondant au mode le plus instable. Nous déterminons le taux de croissance et la structure exacte de ce mode primaire. L'évolution ultérieure met en évidence une seconde phase que nous avons identifiée comme étant une instabilité secondaire. Là encore, nous déterminons le taux de croissance et la structure des modes.
L'étude présentée s'appuie sur des résultats expérimentaux obtenus dans le cadre d'un programme national de recherche sur les bétons réfractaires, PROMETHEREF. Bien que le comportement de ces matériaux soit assez complexe, on montre que la loi de comportement d'élasticité couplée à l'endommagement de Mazars est capable de traduire le comportement monotone permettant ainsi d'accéder, au moins, à des états d'endommagement réalistes. Après avoir décrit succinctement la loi de comportement, on présente les résultats de l'identification de cette loi sur les résultats d'essais de compression simple. Les résultats de l'identification ont alors permis de mener des calculs par éléments finis, en approche non locale, sur une structure modèle constituée d'un disque d'ancrage de bétons réfractaires. Enfin, les résultats de la simulation numérique de l'endommagement engendré par le chauffage du disque sont comparés avec des observations micrographiques faites sur un modèle expérimental permettant d'apprécier qualitativement la pertinence de la modélisation numérique.
Certains composants aéronautiques peuvent voir apparaître des fissures de fatigue en raison des sollicitations survenant en service. Une alternative au remplacement des pièces endommagées est de coller un patch composite dans les zones les plus sollicitées afin de les soulager. Ce travail présente une investigation du comportement en fatigue d'éprouvettes en aluminium 2024-T3 renforcées par patchs composites. Tout d'abord l'influence du fraisage du patch composite en terme de durée de vie est examinée puis une étude sur le comportement des éprouvettes renforcées à différents niveaux de chargement est réalisée. Le but est à la fois d'étudier le gain en terme de durée de vie de l'éprouvette renforcée et de déterminer lequel des trois éléments de la structure (patch composite, colle ou aluminium) provoque la rupture par fatigue de l'ensemble.
Cette étude met en évidence, par la simulation numérique, les différents régimes hydrodynamiques de l'écoulement autour d'un disque en incidence frontale, pour une gamme de nombres de Reynolds allant de 0 à 130. On confronte les champs de vitesse, de pression et de vorticité obtenus en écoulement de Stokes avec les solutions théoriques. Pour des valeurs modérées du nombre de Reynolds, le sillage présente une zone de recirculation axisymétrique et stationnaire. A partir de Re approx=115, la symétrie axiale se brise au profit d'une symétrie plane . L'obstacle subit alors une force transverse et un couple non-nuls. L'instationnarité appararait pour Re approx= 123 où un nouveau régime hydrodynamique complexe se met en place.
Le domaine de l'émulsification en micromélangeur a connu un grand essor ces dernières années. La communauté scientifique a globalement montré que, dans ce monde miniaturisé, les forces de surface prédominent sur les forces de volume, et réussi à expliquer qualitativement le mécanisme de formation de gouttelettes au sein de dispositifs microstructurés. Toutefois, une étude plus quantitative est primordiale. Notre travail porte sur la compréhension du mécanisme de formation de gouttelettes au sein de micromélangeurs. Dans un premier temps, une étude en écoulement monophasique nous permet de nous familiariser avec la détermination de champs de vitesse obtenus au sein d'un micromélangeur possédant une jonction en T, par un dispositif de micro PIV. Il est ensuite possible, par cette même méthode d'analyse optique, d'appréhender le mécanisme de formation de gouttelette en écoulement diphasique au sein de cette jonction, en fonction de la formulation utilisée.
Les forces capillaires exercées sur une structure élastique élancée peuvent être suffisantes pour déformer cette structure. Ces effets capillaires deviennent prépondérants à petite échelle, par exemple dans les systèmes micro- fluidiques ou les micro-systèmes mécaniques (MEMs). Nous étudions expérimentalement un système modèle macroscopique où vont interagir élasticité et capillarité : une tige immergée est amenée au contact d une surface liquide. Nous étudions aussi ce système modèle macroscopique de manière théorique et malgré son apparente simplicité il se révèle avoir un comportement riche avec notamment des effets d hystérèses. Les équations de Kirchhoff pour les tiges et des méthodes de cheminement numérique nous fournissent une ménagerie d états d équilibre - et leur transitions associées - que nous comparons avec les relevés expérimentaux, trouvant un bon accord quantitatif entre les deux approches.
Le présent article décrit la conception d'une plate-forme pour l'étude des efforts fluides induits par les écoulements autour d'un cylindre immergé. Le cylindre initialement au repos est soumis à un choc de cinématique imposée d'accélération sinusoïdale d'une durée d'une période, de période minimum de 15ms et d'amplitude maximum de 300m/s2. On y présente la démarche suivie pour atteindre l'objectif fixé, et en particulier la pré-étude du système. Le contour d'une évolutivité du système vers des applications potentielles ultérieures (grandes courses, oscillations entretenues, confinement) a été borné en intégrant ces perspectives dans la conception.
Cette communication concerne l'étude de la dynamique pleinement non linéaire de la convection mixte en milieu poreux chauffé d'une façon inhomogène par le bas et soumis à un écoulement horizontal. Des simulations numériques directes du problème et une analyse spatio-temporelle de stabilité linéaire démontrent que : 1) si l'inhomogénéité de la temperature induit un écoulement de base absolument instable dans une région bordée par deux zones d'instabilités convectives, le mode global non linéaire est composé d'un front stationnaire raide localisé à la frontière amont entre les domaines d'instabilité locale convective/absolue; 2) dans le cas où l'inhomogénéité peut promouvoir une instabilité absolue suffisamment étendue à l'entrée du canal, la loi d'échelle associée à l'établissement du front amont que constitue le mode global s'avère en très bon accord avec certaines prédictions théoriques. On trouve que pour les deux configurations, les fréquences d'oscillations du mode global coïncident remarquablement avec les fréquences absolues locales determinées par le critère linéaire.
La vélocimétrie par imagerie de particules (PIV) a été mise en œuvre pour caractériser le comportement spatio-temporel des régimes de vortex spiral observé dans l'écoulement de Couette-Taylor. A partir des mesures de vitesses obtenues par PIV, les variations spatio-temporelles des composantes de vitesses radiale et axiale sont établies. Nous rapportons les principales caractéristiques (nombre d'onde, fréquences) ainsi que la déstabilisation de ces régimes vers des comportements désordonnés. Par ailleurs, nous décrivons le comportement observé dans les zones des défauts de spirales qui se manifestent dans l'écoulement. Une analyse fine autour de chaque défaut a été menée (profil d'amplitude, saut de phase, pinning, ...).
A volume donné, les grosses bulles en ascension peuvent prendre la forme soit de calottes sphériques soit de bulles toriques. Ce travail concerne l'étude de telles bulles à l'aide d'une méthode numérique de suivi de front sans reconstruction d'interface. Nous montrons tout d'abord dans quelle région de l'espace des paramètres défini par le nombre de Bond et le nombre d'Archimède la transition entre calotte sphérique et bulle torique est observée. Deux scénarios de transition sont mis en évidence : dans le régime Ar>>1 (resp. Bo>>1), un jet de liquide provenant de l'arrière (resp. l'avant) de la bulle se forme, perce celle-ci et conduit à la formation d'une bulle torique. Nous montrons aussi l'importance de la forme initiale de la bulle sur sa topologie finale. Plus précisément, augmenter le rapport de forme initial de la bulle (à nombre de Bond donné) élargit le domaine d'existence des calottes sphériques.
Nous présentons des mesures globales par vidéo et des mesures locales par vélocimétrie laser Doppler permettant de caractériser des écoulements d'eau dans un canal annulaire creusé dans un plateau pouvant éventuellement tourner, cisaillé par un couvercle. À cisaillement élevé, l'écoulement de base axisymétrique devient instable et on obtient en général des ondes progressives, sauf dans certains cas où nous obtenons des structures localisées dans l'espace-temps. Ces résultats expérimentaux sont comparés aux résultats numériques d'un code pseudo-spectral.
Dans ce travail, nous nous sommes intéressés aux instabilités secondaires et à la formation des bulles dans les lits fluidisés. Ce problème est traité dans le cadre de la mécanique des milieux continus, à partir des équations de bilan de masse et quantité de mouvement pour un système diphasique. Des lois constitutives récemment obtenues à partir des expérimentations en fluidisation liquide-solide, ainsi que des lois constitutives ad-hoc, ont été utilisées pour la fermeture des équations. Une analyse linéaire a été développée et on en a extrait les taux de croissance des perturbations de concentration dans les lits fluidisés. L'évolution non-linéaire des perturbations de concentration est initialement étudiée pour le cas 1D, à partir de la résolution numérique des équations du mouvement. Cela nous a permis d'établir les limites de la théorie linéaire et aussi d'établir le cadre initial pour les études d'instabilités dans les systèmes 2D.
Nous présentons ici une méthode de prévision de la durée de vie en fatigue applicable aux chargements multiaxiaux non-proportionnels d'amplitude variable dans la gamme 10^4-10^7 cycles. Cette méthode est basée sur le concept de courbe maîtresse permettant de regrouper l'ensemble des résultats expérimentaux (ie quelque soit l'état de contrainte) sur une courbe unique. Les calculs de durée de vie, réalisés avec la méthode proposée, sont confrontés aux résultats expérimentaux pour des chargements d'amplitude constante et variable. L'application au cas d'une roue de train est également présentée.
Pour contribuer à la compréhension des interactions hydrodynamiques, à faible nombre de Reynolds, exercées sur une particule par les parois d'un tube où elle est axialement positionnée, les équations du mouvement sont exprimées en formulation fonction de courant et de la vorticité pour être réécrites en coordonnées curvilignes orthogonales. Ces équations sont résolues par la méthode des différences finies. La génération du maillage est effectuée en utilisant la méthode des singularités. La précision des résultats a permis d'évaluer les facteurs de correction de la force totale et de ses composantes de pression et de viscosité. L'analyse des résultats montre, contrairement à ce que l'on obtient en régime dilué, une prédominance des forces de pression sur celles de viscosité évoluant dans un rapport qui ne dépend pas de n en régime de lubrification. Quant au rapport des vitesses de sédimentation en milieu confiné et illimité, celui-ci s'avère ne dépendre que du confinement.