Génie Mécaniques
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Item Analyse de la fiabilité structurelle et conception de réservoirs composites de stockage d'hydrogène(Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté de Technologie, 2024) Sid Amer, Youcef; Benammar, Samir(Directeur de thèse)L’object if de cette thèse est l’analyse de la fiabilité et la conception de réservoirs composites de stockage d’hydrogène à haute pression. Pour ce faire, deux approches ont été adoptées : dans le premier cas, la méthode de Monte Carlo est utilisée pour analyser les distributions des marges de sécurité et illustrer la variabilité de la réponse mécanique de la structure en fonction de plusieurs paramètres de conception. Dans le deuxième cas, la méthode de Subset Simulation est employée pour développer un cadre de calcul permettant la quantification des très petites probabilités de défaillance des réservoirs composites de stockage d’hydrogène à haute pression. L’étude a montré la faisabilité et la précision de ces deux méthodes dans la prédict ion de la pression d'éclatement. En outre, l’étude a révélé que les incertitudes associées à la pression interne et à l'épaisseur des couches circonférentielles affectent de manière significative la fiabilité de la structure et peuvent conduire à une réduction de la marge de sécurité et à la défaillance du réservoirItem Analyse de rupture élasto-plastique d’une fissure semi elliptique d’une plaque sous tension(2013) Hammid, HakimLe comportement en fatigue d‘une fissure, à partir d‘un défaut initial en surface dans une structure tridimensionnelle chargée mécaniquement, est caractérisé par le fait que le défaut prend une forme semi-elliptique qui évolue au cours du temps. La sécurité des constructions sous pression nécessite de connaitre l‘évolution de ce défaut au cours du chargement .Les concepts de sécurité, utilisant à la fois la profondeur et la forme du défaut elliptique au cours de la fissuration et nécessitent donc la connaissance de la propagation de la fissureItem Analyse des milieux fissurés axisymétrique par les équations intégrales de frontière(2007) Settet, Ahmed TidjaniL'objet de ce travail consiste à étudier les milieux fissurés axisymétriques par les équations intégrales de frontière, les deux principales difficultés inhérentes à l'utilisation de cette méthode sont d'une part, la nécessite de disposer d'une procédure efficace d'évaluation des intégrales singulières et d'autre part, l(obligation d'adapter un algorithme d'intégration de comportement élastoplastique de type explicite à la formulation des équations intégrales du problème, Les solutions utilisées sont décrites puis appliquées à la résolution de problèmes élastoplastiques axisymétriques, Deux problèmes sont traité: le premier cas traité est un cylindre à paroi épaisse, pressurisé, assililé à un problème bidimensionnel (plaque), le seconde cas concerne une sphère creuse, à paroi épaisse, pressurisée, traité aitant qu'un problème axisymétriqueItem Analyse des propriétés et caractéristiques des aciers des tubes et leurs influences sur La fiabilité des gazoducs(2010) Bouzid, RachidAméliorer la fiabilité des ouvrages de transport de gaz naturel est un objectif primordial des concepteurs des pipelines, puisqu’il intéresse la sûreté des biens et des personnes, la disponibilité et la performance des pipelines et l’économie du transport des hydrocarbures par canalisation. Un tel objectif ne peut être atteint sans l’analyse des propriétés et caractéristiques des aciers des tubes et leur influence sur la fiabilité des pipelines. Les conduites se rompent même durant la période d’essais avant la mise en exploitation. Cela s’explique par le fait que les charges et les caractéristiques physico-chimiques des matériaux et tous les autres paramètres utilisés dans le calcul de projection, sont des grandeurs aléatoires (aléas). Ainsi, les conditions de réalisation et de fonctionnement des canalisations de transport des hydrocarbures, tout au long de la durée de vie espérée, ne sont pas parfaitement connues : la conception est placée dans un univers imprécis et incertain mais modélisable par un aléa probabiliste. Dans ce contexte, ce travail se place dans le cadre de couplage entre les méthodes de la mécanique et celles des probabilités dont l’objectif est d’étudier la tenue en service des canalisations de transport des hydrocarbures. Ce qui permettra donc d’apporter une contribution au passage de la conception des codes de construction déterministe des gazoducs à celui des codes probabilistes, où à la place des facteurs de sécurité présentant des valeurs fixes, on utilisera une valeur conventionnelle de probabilité de rupture. De telles études contribuent dans la recherche des méthodes les mieux appropriées relatives à la tenue en service des canalisations qui tiennent compte des différentes sources d’incertitudesItem Analyse du comportement mécanique des structures en matériaux complexes avec dépendance fréquence température(Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté de Technologie, 2025) Zerrouni, Nassim; Grine, Ali(Directeur de thèse)Les élastomères magnéto-rhéologiques (MRE), aussi appelés " Matériaux complexes " ou "Matériaux intelligents", sont des matériaux composites caoutchoutiques contenant des particules ferromagnétiques. Leurs propriétés mécaniques peuvent être modifiées par l'application d'un champ magnétique. Cette étude se concentre sur la caractérisation expérimentale du comportement mécanique des EMR sous l'influence de la température, de la fréquence d'excitation et du champ magnétique. Des échantillons anisotropes d'EMR ont été préparés à partir de l'élastomère RTV141 chargé à 25% de particules ferromagnétiques. Les résultats expérimentaux révèlent une dépendance significative des modules d'élasticité et de perte en fonction de ces paramètres. De plus, une étude numérique et expérimentale a été menée sur une poutre sandwich à support simple, composée de faces en aluminium et d'un cœur en EMR, soumise à un chargement magnéto-mécanique en flexion. Les résultats montrent que l'intensité du champ magnétique influence de manière significative la flèche de la poutre. Ces recherches ouvrent des perspectives prometteuses pour l'utilisation des EMR dans des applications d'isolation vibratoire adaptativesItem Analyse du comportement tribologie des céramiques : application aux engrenages cylindriques(2005) Bouderbala, MerzakLa plupart des matériaux utilisés pour les applications générales de l’ingénierie se retrouvent dans les systèmes écaniques, un récent groupe de travail de la commission européenne sur les matériaux pour les technologies du futur a confirmé le besoin en matériaux nouveaux dans les domaines, de l’aérospatiale, du transport aérien, de l'énergie et des industries de la mécanique. Les performances visées sont principalement liées à la découverte, à l’étude et aux développements des matériaux céramiques techniques récents, à hautes caractéristiques thermomécaniques et tribologiques. Quelque céramiques techniques (oxydes, nitrures, carbures, etc …) sont impliquées dans les contacts agressifs où le problème des matériaux en contact en mouvement relatif s’avère de plus en plus important pour la durée de vie des équipements, la pollution et le coût en énergie perdu. Ils rendent possible l’élaboration de solutions nouvelles où sont impliquées des contraintes de nature thermique, électrique et interfaciale (tenue à l’usure, au frottement, à la corrosion et une bonne aptitude à l’autolubrification). Pour ces raisons les ingénieurs ont donc besoin d’un accès rapide à l’application des connaissances théoriques et expérimentales en tribologie des matériaux les plus récents. Malgré les plusieurs dizaines de milliers de résultats et données tribologiques de ces matériaux obtenus et publiés chaque année, des problèmes importants se posent, il n’existe pas encore de formalisme précis ou de théorie générale prenant en compte la variété de l’univers de la tribologie des matériaux céramiques en contact pour des situations extrêmement variées et complexes. Ce qui rend les informations sur leur comportement tribologique souvent empiriques et la capacité de les sélectionner pour une application reste limitée, où leur accès reste encore difficile, onéreux et nécessite beaucoup de temps avec une difficulté de tirer le meilleur parti de ces données pendant la conception ou la réparation d’un produit ou d’une machine. Ce travail, notamment axé sur l'analyse du comportement tribologique des matériaux céramiques, pour une application aux engrenages cylindriques, entre dans le cadre d'une action de recherche coordonnée intitulée « Application des données tribologiques des matériaux », (cas des revêtements durs)Item Analyse et calcul par éléments finis étendus (X-FEM) des matériaux fissurés(2012) Megdoud, SoufianeLa modélisation des structures fissurées par les éléments finis standard est limitée en termes d'exactitude notamment dans le calcul du coefficient d'intensité de contrainte. Le travail proposé dans le cadre de ce mémoire de magister consiste donc à un développement suivi d'une implémentation numérique de la méthode X-FEM en vu d'un dimensionnement par la mécanique de la rupture des structures fissurées. A cet effet diverses applications seront traitées pour le calcul du facteur d'intensité de contrainte FIC afin de montrer l'efficacité de la méthode XFEMItem Analyse et optimisation du frottement dans les garnitures mécaniques d'etancheite(2002) Belhadef, RachidItem Analyse et simulation d'une cellule flexible de production par les réseaux de petri(RdP) : formalisme et et analyse technique(2007) Tekkouk, NazihL’objectif de notre travail consiste à modéliser les systèmes de production par les réseaux de Petri (RdP), afin de pouvoir optimiser le taux de production d’un atelier flexible et évaluer ses performances. Ainsi pour développer une planification entre production et maintenance préventive d’un Job-Shop (atelier flexible). Cette planification ne doit en aucun cas perturber le temps d’exécution des tâches de la production ni l’application de la maintenance préventive en tenant compte des délais et de moyens d’interventions. Les résultats de la simulation nous ont permis d’avoir une planification optimale la plus adéquate de l’atelier considéré dans l’étude de casItem Analyse et traitement du courant statorique pour la détection des défauts dans les systèmes électromécaniques(2011) Rahmoune, ChemseddineL'objectif de ce travail de recherche est de modéliser et d'analyser le comportement d'un réducteur mécanique sain puis défaillant d'un moteur électrique a induction. Ce réducteur fait partie d'une charge mécanique couplée a un entrainement asynchrone, la finalité étant de détecter et d'analyser ses défauts a partir des courants d'alimentation de la machine qui l'entraine. La première partie est a caractère bibliographique: elle définit les différentes notions liées a la thématique Surveillance et Diagnostic des systèmes industriels, et établit un état de l'art sur les différentes approches utilisées pour leur détection. Une seconde partie consiste a modéliser et a simuler le fonctionnement sain des éléments du dispositif retenu dans l'environnement MATLAB. Un inventaire des défauts pouvant affecter le mécanisme de transmission est ensuite présente. Une modélisation des défauts envisages a l'étude est proposée. Une analyse du comportement du système électromécanique en présence des défauts est alors effectuée, en étudiant l'influence des défauts sur le courant statorique de la machine. La troisième partie présente l'outil de traitement du signal utilisé pour étudier le contenu spectral des formes d'onde qui résultent des simulations. En effet, l'analyse spectrale de l'information courant statorique est réalisée. Cette analyse mène a une caractérisation des défauts par des signatures spectrales issues du courant, et ce a partir d'une comparaison entre le fonctionnement sain du système, pris comme état de référence, et son fonctionnement en mode dégrade. Ceci permet de mettre en exergue l'intérêt de l'étude dans laquelle la détection des défauts mécaniques s'effectue uniquement a partir d'un traitement des grandeurs électriquesItem Analyse expérimentale et simulation CFD en vue de l'étude du refroidissement des aubes Rotor/Stator : cas d'une turbine à gaz(2015) Beniaiche, AhmedLes performances aérothermiques d'un système de refroidissement interne du bord de fuite d'une aube de turbine à gaz sont évaluées expérimentalement et numériquement dans les conditions stationnaires et rotatives. La géométrie étudiée est un modèle à échelle 30 : 1 représentative d'une conduite sans et avec perturbateurs avec une ligne de 7 vannes élargies. Six géométries sont testées par le moyen de la technique TLC pour un nombre de Reynolds entre 10000-40000 et un nombre de Rotation jusqu'à 0.23. En outre, l'analyse CFD est basée sur ANSYS-Fluent et un modèle de turbulence k À- SST tout en considérant un écoulement d'air iso-thermique stationnaire à l'intérieur de la géométrie étudiée pour les conditions fixes et rotatives. Les résultats sont présentés sous forme de cartes 2D illustrant le coefficient d'échange thermique sur la surface en dépression, en plus de corrélations pour le nombre de Nusselt moyenné en fonction de Re, Pr, Ro et une fraction de la hauteur de l'aube. Les résultats obtenus sont d'un grand intérêt pour les concepteurs des systèmes de refroidissement pour les aubes de turbines à gazItem Analyse spectrale des vibrations application à la maintenance des équipements mécaniques(2005) Chikh, NoureddineLa surveillance des machines tournantes se fait de plus en plus par l’analyse spectrale des vibrations. Les méthodes d’analyse dépendent de l’organisation des signaux. L’approche classique par la transformée de Fourier (Fast Fourier Transform) est bien adaptée aux signaux essentiellement périodiques. Cependant, elle présente des limitations pour des signaux se caractérisant par des signatures complexes, ou des non stationnarités. A cet effet, l’amélioration de la résolution fréquentielle s’impose, en faisant appel aux méthodes paramétriques, la représentation temps-fréquence (WV) ou la modélisation Auto régressive AR(p). L’objectif de cette étude est de présenter, d’une part, l’outil classique utilisé dans le domaine de l’analyse vibratoire (FFT), et d’autre part, de voir la contribution des méthodes paramétriques auto régressives (corrélation et maximum d’entropie). Les algorithmes de Levinson-Durbin et de Burg ont été testés sur des signaux artificiels ainsi que des signaux recueillis sur banc d’essaiItem Analysis of bearings defaults using machine learning techniques(Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté de Technologie, 2025) Moussaoui, Imane; Benazzouz, Djamel(Directeur de thèse)Rotating machines have become ubiquitous in contemporary industries, playing a pivotal role in various applications. The consequences of defects in these machines extend beyond mere technical issues, potentially leading to substantial economic losses and posing a significant threat to human safety. Operators often grapple with the intricacies of troubleshooting these complex systems, where a single mistake can have catastrophic consequences. One of the most critical elements in these machines is the bearings. Consequently, numerous researchers have dedicated their time and efforts to addressing this matter. While extensive studies have been conducted in this field, a common limitation is the focus on constant-speed scenarios. In reality, rotating machines typically operate under non-stationary conditions, making constant-speed techniques largely theoretical. This thesis is divided into two essential parts. The first part addresses the challenges of diagnostic resolution under time-varying conditions. Given the dynamic nature of the working environment, understanding and mitigating faults in non-stationary conditions is imperative for practical applications. Our method aims to tackle the diagnostic issue under time-varying conditions. The technique was tested on a bearing database collected under time-varying conditions, containing three types of faults. Vibrational signals are initially processed using the Empirical Wavelet Transform (EWT) to extract AM-FM modes. Subsequently, a list of features is extracted from these modes. For feature selection, the Clan-Based Cultural Algorithm (CCA) is employed, and model training utilizes the Random Forest algorithm. The results demonstrate the robustness of the diagnostic process despite varying conditions. The second part focuses on feature selection, which plays a crucial role in controlling the quality of the diagnostic system and reducing misleading factors. This area of research is increasingly attracting attention, with numerous methods developed. However, many of these techniques require in-depth domain knowledge, particularly concerning parameter tuning and result interpretation. In this work, we introduce a robust technique based on standard deviation and Random Forest methods for sequential feature selection. The method was tested on three different bearing databases, including time-varying conditions, and three signal decomposition techniques (EWT, EMD, and MODWPT). It provided promising results in terms of both quality and quantity, being user-friendly and not demanding extensive knowledge in the optimization fieldItem Application de la méthode " level-set " à la reconstruction géométrique de contours(2006) Merah, AbdelkrimLe travail effectué dans le cadre de ce mémoire se rapporte à la mise en oeuvre d’une méthode variationnelle à base de modèles déformables géométriques à savoir la méthode « level set ». La méthode level-set est très indiquée pour le suivi et la capture d’interfaces mais elle nécessite néanmoins une réinitialisation. La reconstruction géométrique de contours intéresse de nombreux domaines à l’exemple de l’imagerie médicale, la télédétection, le suivi de trajectoires, le maillage et la reconstruction d’objets, etc. L’objectif principal de ce travail est d’élaborer et mettre en oeuvre, dans un premier temps, un programme permettant la reconstruction et l’évolution des contours géométriques d’une manière globale puis d’entrevoir un élargissement à la segmentation d’images où les contours sont difficiles à identifier. La mise en oeuvre informatique du programme élaboré sous MATLAB sur la base de la méthode Level-Set permettant l’évolution de contours suivant la direction normale avec une vitesse constante, a aboutit à des résultats intéressants. L’initialisation est faite par un cercle positionné à l’intérieur du domaine de définition. La discussion et l’interprétation de ces résultats montrent l’intérêt multidisciplinaire des « levelset » et met en évidence les possibilités de la méthode dans le domaine de la segmentation d’images et de la reconstruction des contours géométriques (2D)Item Application des algorithmes évolutionnaires en optimisation géométrique de forme(2008) Boudieb, DjamelDans ce travail nous avons étudié les méthodes d’optimisation et présenté un état de l’art sur les algorithmes évolutionnaires multiobjectifs. Les algorithmes évolutionnaires sont des algorithmes d’optimisation stochastiques fondés sur l’évolution darwinienne des populations. De tels algorithmes sont destinés à traiter des problèmes qui n’ont pas de solutions classiques. L’algorithme fait évoluer une population. Cette évolution se manifeste d’une part par la sélection et le remplacement et ne dépend que de la performance de l’individu, d’autre part de l’effet du hasard. Un algorithme génétique a été appliqué pour l’optimisation de profil aérodynamique de type NACA. Un solver en fluide est couplé à cet algorithme pour évaluer les performances aérodynamiques du profil recherché. La méthode utilisée est la méthode des panneaux (Panel Method)Item Application des méthodes de contrôle non destructif (CND) aux assemblages soudés des pipelines : cas d'un oléoduc endommagé(2013) Merigui, KhaledCette étude vise à approfondir un diagnostic par les méthodes de CND en vue de connaître l'état d'un ouvrage d'oléoduc endommagé ; pour permettre la délimitation des zones corrodées. Après une analyse comparative et détaillée d'une part, des méthodologies de CND et d'autre part, expertises métallurgiques et électrochimiques, à cet effet, on a, en premier lieu, identifié deux modes de corrosion (sous contraintes, bactérienne). Ceci a permis de conclure ; que les défaillances récursives des pipelines ; étaient liées aux contraintes d'exploitation, à la complexité et la diversité des oléoducs exploités (acier X52, inspection par CND, métallurgie, électrochimie etc.). Les résultats obtenus synthétisent les observations expérimentales métallurgiques, les analyses électrochimiques et les inspections non destructives par courants de Foucault et ultrasons. Les capacités et limites des courants de Foucault et des ultrasons ont conduit à définir le cadre de cette étude pour la détection, la localisation et le dimensionnement des défauts contenus dans le joint de soudure du pipelineItem Application des méthodes de suivi d'interface à la simulation numérique des écoulements diphasiques gaz-liquide(2010) Merrouche, DjemaiDans cette thèse, nous décrivons une méthode numérique utilisée dans la simulation de l'écoulement d'une bulle en ascension ainsi que la coalescence de bulles dans un liquide visqueux. Le schéma numérique du modèle est basé sur la méthode volume de fluide (VOF) des code libre SURFER et OpenFOAM. ces code utilisent un algorithme de suivi d'interface pour la simulation des écoulements à deux phases. une tentative de génération d'un solveur couplé sur la base des modèles VOF et magnétohdrodynamique a également été effectuée afin de simuler le mouvement d'une bulle dans un liquide métallique sous l'influence d'un champ magnétique longitudinal. toutes les simulations ont été effectuées en calcul parallèle sous MPI sur des ordinateur personnels hétérogénesItem Application of signal processing techniques in systems monitoring(2020) Afia, AdelAs key mechanical parts in rotating machines, gears are often the heart of a wide range of industrial mechanisms. They are considered as the most important components in several industrial plants such as wind turbines, helicopters, compressors and internal combustion engines. Therefore, a sudden gear malfunctioning may decrease the performance of the entire system and even lead to fatal damage or breakdown. To maintain efficient and safe operations, predictive maintenance based on condition monitoring has received massive attention in recent years. Condition Based Maintenance (CBM) plays a crucial role in maintaining the system in a perfect operational functioning. CBM minimizes maintenance costs by reducing unnecessary planned preventive maintenance where equipment outages are predicted. Many CBM methodologies have been extensively used to monitor the gearbox condition such as acoustic emission, thermal monitoring, chemical analysis, current measurement and vibration analysis. Vibration condition monitoring has attracted substantial research attention worldwide, as the vibrations generated by a gearbox carry a great amount of information regarding its health status. Vibration signals have a non-linear and non-stationary behavior and the defect signature is always embedded in overwhelming and disturbing content, especially in the early stages. In addition, vibration signals are also are buried in a relatively strong non-Gaussian noise which renders the defective frequencies non-dominant in the spectrum compared to discrete components, reducing by that the performance of several signal processing techniques such as Kurtogram. In this Thesis, a modern vibration signal processing method called Autogram has been proposed to address these circumstances. The proposed method has been tested using experimental vibration signals to verify and affirm its detectability and accuracy with respect to Fast Kurtogram in detecting a chipped gear tooth. Despite, Autogram has the ability to perceive the occurrence of a gear failure, but without giving any information about its nature. This is a complex procedure because the defects affecting the gears have the same frequency signature. Thus, the variation in load and speed of the rotating machine will inevitably lead to erroneous detection results. Yet, it is important to discern the anomaly nature because each gear defect has a different consequences on the mechanism's performance. Thus, faults identification and classification seem to be the most difficult challenge for a gear systems. This thesis deals also with this issue by developing a new automatic approach to detect, identify and classify several gear defects. The intelligent method is a combination of Maximal Overlap Discrete ii Wavelet Packet Transform (MODWPT), Entropy and Multilayer Perceptron (MLP) neural network. MODWPT is an alternative decomposition technique with a uniform frequency bandwidth to avoid any difficulties with detection. Entropy is used to build feature matrix in the feature extraction step. Finally, MLP provides a powerful automatic feature classification tool. Experimental test has been conducted on the data sets collected from a gearbox test rig with healthy state and five different gear defects under varied speed and load conditions to show that the novel approach can successfully detect and identify gear defects in all cases. Keywords: Rotating machines, gears, vibration analysis, condition monitoring, feature extractionItem Apport de l’analyse isogéométrique en mécanique numérique : application à la modélisation et simulation numérique de la fissuration dans les matériaux composites(2017) Habib, Sadam Houcine; Belaidi, Idir (Directeur de thèse)Dans cette thèse, NURBS et T-splines adaptées à l’analyse sont utilisés pour la modélisation et l'analyse des fissures dans des plaques en matériaux composites en utilisant une analyse isogéométrique étendue (XIGA). Les fonctions d'enrichissement de bout de fissure des composites orthotropes et des fissures interfaciales sont mises en oeuvre pour reproduire les champs singuliers, et les fonctions de distance signées sont utilisées pour traiter la face de fissure et l'interface dans les modèles. Pour les T-splines, un algorithme de raffinement compatible est appliqué pour raffiner l'emplacement de la fissure et l'interface localement, ce qui permet d'éviter de produire une propagation excessive des points de contrôle. Comme des paramètres d'analyse, les facteurs d'intensité de contrainte en mode mixte (FIC) sont utilisés et évalués par l'intégrale d'interaction (M-intégrale). Des simulations numériques sont effectuées pour analyser le problème et examiner l'efficacité de la méthode proposée, en focalisant sur la convergence, l'indépendance du domaine d’intégration dans les calculs de FIC, la variation de FIC dans ces matériaux en fonction de l’orientation de la fissure, la direction des fibres et son effet sur un matériau orthotrope fissuré. La validation est faite par d’autres méthodes numériques. À la fin, une étude paramétrique est considérée pour le cas statique d’une fissure interfaciale, et une étude dynamique de la réponse transitoire d’un matériau composite fissuré est également considérée