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Vol 1 - Optimisation et Fiabilité

Incertitudes et fiabilité des systèmes multiphysiques


Articles parus

Une nouvelle méthode pour l’évaluation de l’interopérabilité des systèmes

Développer la collaboration inter-organisationnelle implique que le degré d’interopérabilité est périodiquement évalué et amélioré. Ce document vise d’abord à présenter les concepts de base relatifs à la mesure du degré d’interopérabilité. Dans une deuxième étape, nous proposons une nouvelle approche pour l’évaluation de l’interopérabilité. Cette approche prend en compte tous les aspects importants tels que la potentialité, la compatibilité et la performance opérationnelle.


Intégration du concept de la fiabilité en conception des prothèses orthodontiques : Application sur les systèmes de fixation par mini-plaques utilisées dans les mandibules fracturées

Les prothèses orthodontiques peuvent être utilisées pour remplacer les dents (implants, ponts, couronnes ...) ou pour reconstruire les dents (rétraction ...) ou les fractures (systèmes de fixation ...). Dans ce travail, on s’intéresse aux systèmes de fixation surtout la fixation des fractures mandibulaires par mini-plaques. Une simulation numérique de la mandibule fracturée est réalisée pour identifier le mode (le scenario) de défaillance. Ensuite, une analyse de fiabilité est effectuée pour évaluer la stabilisation des systèmes de fixation utilisés pour les fractures de mandibule.


Sécurisation de l’environnement mobile Combinaison du Framework MPSS et le Firewall ALSD

L’objectif principale de cette étude est la définition d’une politique globale pour sécuriser l’environnement mobile, par la mise en place des procédures et des mécanismes de sécurités et de protection des dispositifs mobiles qui répondent mieux aux attentes des utilisateurs, que ce soit au niveau du trafic dans les réseaux mobiles, ou bien au niveaux des applications mobiles.
Au niveau réseaux mobiles : L’étude s’intéresse principalement à limiter la propagation des malwares via SMS / MMS et e-mails. Il décrit les étapes menant à identifier, analyser et sécuriser le trafic dans les réseaux mobiles. A cet effet, un Framework MPSS (Mobile Phone Security Scheme) a été utilisé pour faire partie de l’infrastructure de l’opérateur télécom du réseau mobile. MPSS vise à augmenter le niveau de sécurité de l’information à travers le réseau de l’opérateur télécom et résoudre les problèmes liés aux ressources limitées sur les appareils mobiles.
Au niveau des applications mobiles : L’étude propose un Firewall ALSD (Anti-Leak of Sensitive Data), permettant une protection fiable contre les fuites des données personnelles et professionnelles sensibles sur les dispositifs mobiles, ainsi il permet de notifier l’utilisateur. Cette solution intégrée au système d’exploitation mobile repose sur une analyse automatisée
des applications mobiles du store des plateformes mobiles (Play Store, App Store …) ; Ce firewall permet de contrôler et de bloquer les requêtes malveillantes sur les données sensibles existantes dans le dispositif mobile tout en assurant le bon fonctionnement des applications installées sur le mobile.


Application d’un modèle parallèle de la méthode PSO au problème de transport d’électricité

Reconnue pendant plusieurs années comme une métaheuristique stochastique performante dans la résolution des problèmes d’optimisation difficiles, la méthode d’optimisation par essaim particulaire « PSO » présente cependant des points faibles : le temps de calcul considérable et la convergence prématurée. Plusieurs études ont été menées pour trouver le jeu de paramètres qui conduit à de bonnes performances de l’algorithme.
Dans ce papier, nous proposons une version de l’algorithme PSO, permettant d’améliorer ses performances en introduisant sa parallélisation associée à la notion du voisinage évolutif.
L’algorithme proposé a été testé afin d’améliorer la performance et la fiabilité des structures mécaniques « le problème de transport d’électricité » ; plus précisément l‘optimisation de la durée de vie du pylône d’une ligne de transport d’électricité ; l’objectif est de maximiser la résistance à la charge tout en réduisant le coût « la minimisation de l’utilisation des matériaux ».
Dans nos expérimentations, les tests effectués sur le programme ont donné des résultats satisfaisants du modèle parallèle par rapport au modèle séquentiel.


L’évaluation de la fiabilité prévisionnelle des systèmes mécatroniques avec la prise en compte des interactions multi-domaines

Les systèmes mécatroniques sont à la fois hybrides, dynamiques, interactifs et reconfigurables, ce qui entraîne des difficultés dans la modélisation dysfonctionnelle. Les potentielles interactions multi-physiques entre les composants peuvent avoir des impacts sur les dégradations ou sur les dysfonctionnements du système. Tous ces éléments à prendre en compte rendent incertain le modèle d’évaluation de la fiabilité. Le travail de recherche présenté dans cet article a pour but d’améliorer la prise en compte des interactions multi-domaines dans l’évaluation de la fiabilité des systèmes mécatroniques. A partir d’un état de l’art des méthodes d’évaluation de la fiabilité des systèmes mécatroniques, nous proposons des améliorations permettant une prise en compte quantitative des interactions par l’intégration de facteurs d’influence représentant des interactions multi domaines. Cette intégration est effectuée de manière générale à partir d’un modèle à hasards proportionnels et, dans le cas d’une interaction avec pour facteur de stress la température, en utilisant la loi d’Arrhenius.


Optimisation des structures en interaction fluide-structure

Les problèmes d’optimisation des structures élastiques sous écoulement de fluide se posent souvent dans de nombreuses applications qui constituent un problème multi-physique particulièrement important. Cet article présente des applications générales et efficaces pour l’analyse d’optimisation structurale de systèmes caractérisés par des problèmes d’interaction fluide-structure (IFS) fortement couplés. L’optimisation de conception, de forme et topologique ont été étudiées dans ce cas et les résultats obtenus ont été ensuite présentés et discutés. Dans les problèmes d’IFS, la structure peut présenter de grandes déformations en raison de l’interaction avec le domaine fluide, ce qui entraîne un comportement structurel non linéaire de géométrie et des conditions d’interface de couplage non linéaires. Les simulations des problèmes
d’interaction fluide-structure à optimiser ont été analysées avec les solveurs ANSYS/Mechanical et ANSYS/Flotran pour le calcul de la dynamique des fluides.


Simulation numérique d’un problème vibroacoustique par synthèse modale

In the vibroacoustic studies of coupled fluid-structure systems, reducing the size of the problem is important because we must add all the degrees of freedom of the fluid domain to those of the structure. We propose a modal synthesis method for solving this type of problem, coupling dynamic substructure of Craig and Bampton type and acoustic subdomain based on a pressure formulation. The application of the proposed method is performed on a boat propeller with four blades, in air and water. Our numerical results are confronted to some experimental study which allows validate jointly the calculation process and the proposed method.


Validation numérique d’un modèle aérodynamique : application à une aile d’avion

Le couplage fluide-structure peut se produire dans de nombreux domaines d’ingénierie, et il a une considération cruciale dans la conception de nombreux systèmes d’ingénierie ; par exemple, la stabilité et la réponse des ailes d’avions dans l’industrie aéronautique et de la réponse des ponts et des bâtiments de grande hauteur au vent dans le génie civil. Ces problèmes sont souvent trop complexes pour les résoudre analytiquement et ils doivent donc être
analysés par des simulations numériques. Ce papier vise à contribuer à la discussion et la comparaison de deux différentes méthodes de discrétisation utilisées dans les solveurs de la dynamique des fluides (CFD) pour la simulation des charges aérodynamiques autour de l’aile ONERA M6. On compare l’efficacité numérique des deux codes de simulations (ANSYS/FLOTRAN et ANSYS/FLUENT), basés sur la méthode des éléments finis (MFE) et la méthode des volumes finis (MFV) respectivement, qui chacun sera couplé avec un solveur de la dynamique des structures (ANSYS/Mechanical) pour décrire le comportement aéroélastique de l’aile ONERA M6 dû à la charge aérodynamique du flux d’air.


Multiobjective optimization of trusses using Backtracking Search Algorithm

In engineering, under complex nonlinear constraints, the majority of design problems are generally multiobjective. For multi-objective problems, the computing effort can often rise significantly through the number of objectives and constraints evaluations. Metaheuristics are nowadays seen as powerful algorithms to deal with multiobjective optimization problems. In this paper, we using Backtracking Search Algorithm (BSA) as a tool to solve multiobjective optimization problems in structures, named (BSAMO). A well known benchmark multi-objective problem has been chosen from the literature to demonstrate the validity of the proposed method, applicability of the method for structural problems has been tested through a truss problem and promising results were obtained. The numerical results show not only the effectiveness and the best performance of BSAMO compared to NSGA-II, but also its rapidity and efficiency.


Etude expérimentale de la fiabilité d’un module de puissance

En utilisation, les modules de puissance des véhicules électriques sont soumis à de très durs chargements thermiques. Les contraintes thermomécaniques qui en résultent impactent leur durée de vie. Comme les conditions spécifiques de montage et de refroidissement ont un effet significatif sur la fiabilité, il est important de tester les modules de puissance dans leurs conditions d’emploi et de vérifier qu’ils fonctionnent correctement pendant les durées des périodes de garantie qui peuvent s’étendre jusqu’à 15 ans. Pour provoquer des défaillances significatives de l’usure et du vieillissement en exploitation on soumet ces modules de puissance à des cycles répétés de contraintes dont les niveaux sont susceptibles
d’être rencontrés en opération dans les conditions pire cas. Pour quantifier le niveau de dégradation, on suit l’évolution du vieillissement en mesurant des paramètres électriques et thermiques (tension émetteur- collecteur Vce, résistance thermique Rth). Les essais permettant d’évaluer la durée de vie des différentes technologies de modules de puissance sont basés sur l’application répétée de cycles de puissance.


Intégration des concepts de la fiabilité et de l’optimisation en conception de prothèses orthopédiques : Application sur la conception de la prothèse de hanche

L’intégration des concepts de l’optimisation et de la fiabilité en conception de prothèses se retrouve dans un espace scientifique commun pour mieux comprendre les différents effets biomécaniques. Dans ce travail, l’intégration est effectuée en conception des prothèses orthopédiques pour augmenter la performance et également garantir un niveau de fiabilité cible. Une application numérique sur la conception d’une prothèse de hanche a été sélectionnée en considérant l’incertitude sur les propriétés mécaniques des matériaux.


Etude probabiliste d’un système embarqué

Les systèmes embarqués peuvent être définis comme des systèmes électroniques et informatiques autonomes qui sont de plus en plus utilisés pour contrôler les systèmes complexes, ils se trouvent dans l’équipement médical, les guichets automatiques, etc. Le test de chute connu sur la dénomination « drop-test » est la méthode la plus utilisée pour l’évaluation de la fiabilité des joints de brasure, en utilisant la description de la procédure du drop test selon le standard
JEDEC. Dans cet article, nous présentons une simulation du modèle d’éléments finis pour décrire la déformation des métaux à haute température en utilisant le logiciel de simulation ANSYS. On considère que les paramètres sont aléatoires et on a proposé une étude probabiliste du système mécatronique.


Overview of Structural Reliability Analysis Methods — Part III : Global Reliability Methods

In Part III of the overview of structural reliability analysis methods, global reliability methods, which are based on global approximation model of performance function using Gaussian process model, are reviewed. Gaussian process model is the basis for these global reliability methods. This category of methods, firstly, approximates the performance function by Gaussian process model, and then perform sampling methods based on the built surrogate model to calculate
the failure probability. The computational cost is significantly reduced with the aid of surrogate model, since the surrogate model is cheap to evaluate. Additionally, global reliability methods can give accurate results because Gaussian process model can adequately model the nonlinear limit state function. After the introduction of Gaussian process model, two global reliability methods, EGRA and AK-MCS are described and illustrated by an example.


Overview of Structural Reliability Analysis Methods — Part II : Sampling Methods

In Part II of the overview of structural reliability analysis methods, the category of sampling methods is reviewed. The basic Monte Carlo simulation is the foundation for sampling methods of reliability analysis. Sampling methods can evaluate the failure probability defined by both explicit and implicit performance function. With sufficient number of samples, simulation methods can give accurate results. However, for complex problem the computational cost is expensive. Thus, based on variance reduction techniques, some variants of basic Monte Carlo simulation method are proposed to reduce the computational cost. Monte Carlo simulation and its variants, including importance sampling, adaptive sampling, Latin hypercube sampling, directional simulation, and subset simulation, are presented and summarized in this paper.


Overview of Structural Reliability Analysis Methods — Part I : Local Reliability Methods

Our work presents an overview of structural reliability analysis, which plays important roles in structural design. In Part I of the overview, the so-called local reliability methods are summarized. The term “local reliability methods” refers to reliability analysis methods that use the local approximate of actual limit state function in calculation of failure probability. From this perspective of view, the mean value first-order second moment (MVFOSM) method, design pointbased
methods (FORM/SORM and RSM) are included in local reliability methods. Local reliability methods are basic approaches for reliability analysis and commonly used in research and applications.


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Optimisation et Fiabilité
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