Génie Mécaniques

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    Electrical systems faults diagnosis based on thermography and machine learning techniques
    (Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté de Technologie, 2025) Mahami, Amine; Benazzouz, Djamel(Directeur de thèse)
    The goal of using AI-driven conditional monitoring in electrical devices is to monitor and trace the beginning and development of deterioration prior to a failure. This degradation eventually results in a system malfunction that impacts the availability of the whole system. Early identification allows for a planned shutdown, averting catastrophic failure and guaranteeing more cost-effective and dependable operation. This study is divided into two major parts: the first part deals with the identification and categorization of faults in induction motors, and the second part deals with the detection and classification of faults in transformers. In machine health management, condition monitoring and problem diagnostics of electrical machines are important study areas. Using infrared thermography method (IRT), a new noncontact and nonintrusive experimental framework is used in the first portion of this thesis to monitor and diagnose defects in a three-phase induction motor. Using IRT to obtain a thermograph of the target machine is the first step in the process. The Speeded-Up Robust Features (SURF) detector and descriptor are then used to extract fault features from the IRT images using the bag-of-visual-word (BoVW) technique. Then, a group learning method known as Extremely Randomized Tree (ERT) is applied to automatically detect different types of induction motor defect patterns. Based on experimental IRT images, the efficacy of the suggested method is evaluated, showcasing its potential as a potent diagnostic tool with superior classification accuracy and stability over alternative approaches. The second part of the thesis presents an experimental framework that uses infrared thermography (IRT) to monitor and diagnose transformer defects in a non-intrusive and non-contact manner. Using IRT to obtain a thermograph of the intended machine is the first step in the process. GIST features are then taken from the database's reference image and every other image. Finally, a machine learning technique known as Support Vector Machine (SVM) is used to automatically identify different fault patterns in the transformer. Based on experimental IRT images and diagnostic results, the efficacy and capacity of the proposed method are assessed, demonstrating its potential as a potent diagnostic tool with high classification accuracy and stability. This method improves operational reliability by facilitating the early identification and detection of transformer failures
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    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 adaptatives
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    Etude théorique des propriétés structurales, mécaniques et thermiques des alliages heusler
    (Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté de Technologie, 2025) Kadri, Salim; Tourab, Mohamed(Directeur de thèse)
    Les composés de la famille des demi-Heusler (Half-Heusler) sont très connus dans le monde de la physique des matériaux et des semi-conducteurs. Cette famille de matériaux a des propriétés mécaniques, thermiques et thermoélectriques adaptables aux domaines électriques et microélectroniques. De nos jours, cette famille de composés constitue encore une cible privilégiée à travers leurs propriétés obtenues, soit par une élaboration concrète, soit par la simulation ab-initio. La démarche entreprise dans ce travail est de choisir un nouveau composé, similaire au polysilicium, de le traiter par simulation numérique et de prédire les performances de l'actionneur électrothermique de ce nouveau matériau avant son élaboration. A cet effet, nous avons choisi les composés demi-Heusler, sur lesquels nous avons mené une étude ab-initio en appliquant la Théorie de la Fonctionnelle de la Densité (DFT) afin de déterminer les propriétés élastiques. Pour la résolution de cette théorie (DFT), la méthode FP-LAPW (ondes planes augmentées) sous code Wien2k a été appliquée avec utilisation de l'approximation GGA-WC (gradient généralisé). Profitant de la puissance des deux codes de calculs Gibbs et Boltztrap, la résolution des équations quasi-harmonique de Debye et de Boltzmann nous ont conduit à déterminer quelques propriétés thermiques et de transports. Par la suite, l'exploitation de ces propriétés dans un modèle de simulation multiphysique sous Ansys a permis de prédire et d'observer l'état de l'actionneur avec les propriétés physiques du nouveau composé
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    Modélisation et simulation multi-echelles des ecoulements multiphasiques en milieux poreux fracturés
    (Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté de Technologie, 2025) Djebouri, Hassane; Mohammedi, Kamal(Directeur de thèse)
    Le déplacement d'un fluide par un second fluide non miscible est un processus qui présente un intérêt fondamental en raison de leurs implications dans de nombreuses applications technologiques, en particulier dans l'industrie pétrolière. Dans cette étude numérique, nous nous sommes intéressés au problème d'instabilité de l'interface eau-huile dans un milieu poreux. Cette instabilité affecte négativement le taux de production car elle est la cause principale d'un mauvais balayage. Pour remédier à ce problème, des techniques appelées EOR (Enhance Oil Recovery) ont été développées et utilisées. Cependant, ces méthodes présentent des inconvénients d'ordre technique, économique et environnemental. Par conséquent, nous avons exploré l'effet de l'hétérogénéité du milieu poreux et de la présence de fracture sur le comportement de l'interface et sur le degré de l'instabilité dans un modèle Five-spot. Les résultats obtenus montrent que les régions à fortes perméabilités favorisent le développement et la croissance des doigts visqueux. En revanche une faible perméabilité ralentit le déplacement et favorise la fusion des doigts. Le comportement linéaire du nombre de doigts en fonction du temps a été également observé. Ces résultats peuvent conduire à l'amélioration de la performance globale du processus de récupération du pétrole et une utilisation contrôlée des techniques EOR
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    Etude d'une aube de turbine en fonction de la statique et du choc dynamique
    (Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté de Technologie, 2025) Djedid, Toufik; Nour, Abdelkader(Directeur de thèse)
    Dans ce travail, les propriétés mécaniques statiques et d'impact des matériaux composites de différents renforts ont été étudiés. En premier lieu, deux variétés de composites sandwichs (Carbone-Alfa/Epoxy et Kevlar-Alfa/Epoxy), élaborés d'une matrice de résine époxy renforcée par une fraction volumique de 40wt. % de tissu de fibres longues d'Alfa, ont été proposées pour la fabrication de pales de turbines éoliennes. Un traitement alcalin et thermique a été réalisé pour améliorer la liaison interfaciale entre le tissu Alfa et la matrice. La spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR), la microscopie électronique à balayage (MEB) et l'analyse de la décomposition chimique des fibres Alfa ont montré l'efficacité de ce traitement alcalin avec une augmentation de la cellulose et une bonne adhésion interfaciale entre les fibres traitées et la matrice. En deuxième lieu, une structure sandwiche en élastomère magnétorhéologique à cœur en nid d'abeille a été élaborée dont les propriétés mécaniques peuvent être modulées en fonction des conditions d'exploitation (pression, vitesse). Dans ce but, une structure en nid d'abeille a été étudiée expérimentalement, avec et sans application du champ magnétique, et enfin, une analyse numérique de la structure a été faite par la MEF sous le code de calcul Abaqus et les résultats ont été comparés et discutés
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    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 field
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    Caractérisation mécanique sous contrainte de chocs dynamiques d'un matériau composite à renfort végétal
    (Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté de Technologie, 2024) Baali, Besma Randa; Nour, Abdelkader(Directeur de thèse) Abdelkader
    Le présent travail explore les composites à base de fibres de Sisal et d'Alfa, ainsi qu'un hybride des deux, avec des fractions volumiques de 30% et 40%, utilisant une résine époxy comme matrice. Une méthode efficace d'extraction a produit des fibres de haute qualité, et un traitement chimique au NaOH a renforcé leurs propriétés mécaniques et leur liaison avec l'époxy. Les analyses FTIR ont identifié les composants des fibres, tandis que la décomposition chimique a fourni des données quantitatives sur l'élimination des impuretés et l'augmentation de la cellulose. L'analyse thermogravimétrique a montré une meilleure résistance thermique des fibres traitées. Les observations microscopiques ont révélé des changements structurels significatifs, et les essais de traction ont démontré une amélioration notable des propriétés mécaniques des fibres traitées. La méthode de moulage par transfert de résine (RTM) a permis de fabriquer des composites de haute qualité, caractérisés par une surface lisse. Les tests de traction ont montré la supériorité des matériaux tissés par rapport aux mats, avec des performances optimales pour les composites renforcés à 40% d'Alfa. Les essais d'impact ont démontré une résistance de 10J pour les composites à 30% et de 25J pour ceux à 40%. Les essais de fatigue cyclique ont souligné la durabilité accrue des composites tissés à 40% d'alfa, suivis par les hybrides alfa-sisal, ouvrant la voie à des applications durables et performantes
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    Etude et prédiction de la rupture mécanique des matériaux composites stratifiés
    (Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté de Technologie, 2024) Bensalem, Abdelhafid; Lecheb, Samir(Directeur de thèse)
    Un scénario de rupture complexe peut être engendré par des contraintes non homogènes dans un matériau composite stratifié, où un point peut provoquer une rupture et influencer sur d'autres points. La méthode a été proposée afin de prédire le comportement non linéaire et la zone de rupture du matériau. Elle repose sur la théorie de la plaque stratifiée, l'approche d'approximation numérique, le critère de rupture séparative et le modèle de réduction de rigidité. Les contraintes sont prises en compte dans le plan. La méthode est mise en œuvre à l'aide du logiciel de calcul MATLAB
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    Etude du comportement élastoplastique des assemblages fréttés avec prise en compte du défaut de forme
    (Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté de Technologie, 2024) Bedlaoui, Allal; Boutoutaou, Hamid(Directeur de thèse)
    Dans ce travail, le défaut de forme est introduit pour étudier l'assemblage par frettage dans les surfaces de contact entre les composants, car peu d'études ont abordé ce sujet, bien que cela soit plus réaliste que de considérer les surfaces comme parfaite. Le but de l'étude est de connaître l'effet positif du défaut de forme sur l'assemblage, notamment dans le cas de la plasticité, sur lequel nous nous intéressons spécifiquement dans ce travail. Des simulations numériques ont été réalisées pour un assemblage fretté, en prenant en compte les défauts de forme. Les résultats ont été comparés à ceux obtenus dans le cas parfait, et finalement les résultats de la simulation ont été confirmés en utilisant l'expérimentale sur certains des échantillons
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    Intégration des contraintes liées aux matériaux composites dans la conception et la fabrication des produits industriels
    (Université M'Hamed Bougara Boumerdès : Faculté de Technologie, 2023) Boumedine, Asma; Lecheb, Samir(Directeur de thèse)
    Les dépôts fusionnés (FDM) représentent une technologie prometteuse qui présente de nombreux avantages ; leur modélisation s'est développée dans le domaine industriel au cours de ces dernières années. Aujourd'hui, la FDM est largement utilisée en petite série, car cette technologie optimise les chaînes d'approvisionnement en réduisant les délais et les coûts de production : ces paramètres sont essentiels dans tous les secteurs industriels. Cependant, ses points faibles ont ralenti leur adoption en tant que technologie de production dominante. Parmi les faiblesses du procédé, on notera l'effet d'escalier, la porosité et les microcavités internes, ainsi que la finition de surface et la précision dimensionnelle. Le travail s'intéresse tout particulièrement à l'influence des paramètres de processus sur la précision géométrique et dimensionnelle des pièces imprimées par le procédé FDM. Ce travail présente un plan factoriel complet basé sur les expériences réalisées. Les paramètres d'entrée étudiés du processus sont les dimensions associées à une géométrie constante, le type de matériaux et le type de modèle de remplissage (le maillage). Une méthode de caractérisation des défauts associée à un modèle mathématique paramétrique a été développée à partir du plan d'expérience. En se basant sur la mesure de l'erreur par rapport au modèle théorique imprimé en 3D, cette méthode permet, à partir d'un nuage de points, de caractériser la géométrie prévisionnelle associée aux paramètres d'entrée