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Vol 3 - Numéro 1

Incertitudes et fiabilité des systèmes multiphysiques


Articles parus

Analyse des déformées modales d’un treillis par la méthode des éléments finis

L’objectif de cet article est d’effectuer l’analyse modale du treillis par la méthode des éléments finis. Le treillis étudié possède 13 degrés de liberté, ce qui a conduit à des matrices masses et de raideur fastidieuse. L’outil informatique Matlab a permis d’effectuer le calcul matriciel et de réaliser la représentation graphique des déplacements des noeuds du treillis pour chaque mode de vibration. Cette représentation graphique illustre la déformée modale du treillis.


Comparaison de deux points de vue lors de l’élaboration d’un modèle d’optimisation fiabiliste de topologie : Validation sur l’analyse de l’endommagement par fatigue

The classical topology optimization leads to a prediction of the structural type and overall layout configuration, and gives a rough shape description of the outer as well as inner boundaries of the structure. While, the Reliability-Based Topology Optimization (RBTO) model leads to several reliability-based topologies with high performance levels. Several strategies have been developed in this area considering two points of view : topology optimization and reliability analysis. In this work, a literature review of this different developments considering the two points of view over the last 20 years is presented to show that the different developments considering the point of view ’topology optimization’ generate several reliability-based topologies, however, the other developments considering the point of view ’reliability analysis’ lead to a single configuration. A numerical application on fatigue damage analysis is considered as a validation of the developed methods taking the point of view ’topology optimization’ into account.


La modélisation thermique de transistor a haute puissance de type HEMT

La mécatronique est une discipline qui combine entre la mécanique, l’électronique et l’informatique.
L’apparition des systèmes mécatronique donne naissance à des phénomènes de défaillance et de dégradation qui se développe avec le temps et qui ne sont pas bien maitrisées. Pour étudier ces défaillances on va utiliser la méthode des éléments finis, est un schéma (méthode) numérique qui permet de simuler (résoudre) via l’outil informatique des problèmes de la physique compliqués. Et ce, en approximant le modèle mathématique basé sur une équation aux dérivées partielles dont le nombre d’inconnus est infini par un modèle algébrique matriciel dont le nombre d’inconnus est fini. La mise en application de cette méthode ce fait avec deux logiciels COMSOL et ANSYS, et les simulations vont nous permettre d’observer le comportement de notre composant ainsi détecter l’origine des défaillances.


Simulation numérique de l’écoulement autour d’une éolienne à axe horizontal

L’éolienne à axe horizontal (HAWT) est l’une des architectures les plus diffusées parmi les systèmes traditionnels de conversion d’énergie éolienne, en raison de sa grande efficacité aérodynamique. Plusieurs travaux sur les éoliennes portent sur les différents aspects de la dynamique des fluides de la pale du rotor, afin d’améliorer son efficacité et, par conséquent, la production globale d’énergie. Dans cet article, une simulation numérique a été réalisée en tenant compte de la déformation due à la charge aérodynamique d’une pale d’éolienne en effectuant une analyse d’Interaction Fluide-Structure (IFS) en régime permanent en développant une charge aérodynamique sur cette pale sous ANSYS/Fluent. Ensuite, les pressions sur les interfaces de la pale sont transmises sous forme de charges de pression à ANSYS/Mechanical pour déterminer les contraintes et déformations de la pale. La pale mesure 43,2 m de long et commence avec une forme cylindrique à la racine, puis passe aux profils S818, S825 et S826 pour la racine, le corps et la pointe, respectivement. Cette pale a également un pas variable en fonction du rayon, ce qui lui donne ainsi une torsion et l’angle de pas à l’extrémité de la pale est de 4°. La pale est faite d’un matériau composite orthotrope, elle a une épaisseur variable et possède également un longeron à l’intérieur pour la rigidité structurelle. Le vent turbulent s’écoule à 12 m/s, ce qui est une vitesse de vent nominale typique pour une éolienne de cette taille. Ce flux entrant est supposé faire tourner la pale à une vitesse angulaire de -2,22 rad/s autour de l’axe z. L’écoulement sera simulé autour d’une seule pale et la solution sera extrapolée aux deux autres pales afin de visualiser les résultats pour un rotor à 3 pales.


Etude Comparative entre les Composites à Base Plastique et l’Acier dans des Pièces Structurales de l’automobile

L’objectif de ce travail est de montrer que les matériaux composites à base plastiques renforcés par des fibres minéraux (verre ou carbone, etc.) utilisés dans des pièces structurales de l’automobile assemblées avec leur environnement via des liaisons boulonnées, sont capables de remplacer certaines pièces en acier. Tout en gardant que ces matériaux ayant des avantages industrielles et économiques ; tel qu’ils permettent d’une part d’alléger la structure automobile pour moins de consommation des carburants et d’autre part de baisser le cout de fabrication pour plus de compétitivité dans le marché automobile. Les tâches qui ont été faites dans cette étude est de soumettre ces pièces composites aux mêmes sollicitations que l’acier, tout en jouant des nouveaux concepts pour qu’elles s’adaptent à leur environnement et répondent aux critères de fiabilité et de validation d’une voiture en homologation. Les résultats de simulations numériques montrent la capacité de ces matériaux pour remplacer l’acier dans certaines pièces structurales de l’automobile et ils représentent un choix stratégique dans l’industrie automobile au futur.


Maillage Dynamique pour Ecoulement Transitoire autour d’un Profil NACA 0012

L’aérodynamique est définie comme la science de la manipulation d’un fluide qui est souvent l’air en interaction avec une structure. Dans cette science, le nombre de recherches augmente rapidement en raison de l’évolution rapide de la dynamique des fluides numérique (CFD), imputable au besoin de méthodes plus rapides et plus précises. Le maillage, dans ces simulations numériques, joue un rôle prépondérant car il permet de discrétiser le système d’équations à résoudre et ainsi de représenter la géométrie étudiée. Cependant, il existe de nombreux problèmes pour lesquels il est avantageux de résoudre les équations dans un cadre en mouvement. Le modèle Maillage Dynamique (DM) est utilisé pour modéliser les écoulements dans lesquels la forme du domaine change avec le temps en raison du mouvement sur les limites du domaine. Dans cet article, cette techniques du maillage en mouvement a été présentée et appliquée à la simulation d’un écoulement transsonique bidimensionnel sur une aile d’avion NACA0012 à l’aide de ANSYS/Fluent, validée par des données expérimentales fournies, et les résultats de cette technique sont ensuite comparés. L’écoulement à prendre en considération est compressible et turbulent et le solveur utilisé est implicite basé sur la densité, qui donne de bons résultats pour les écoulements compressibles à grande vitesse.


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