Doctorat LMD en Génie Mécanique

Permanent URI for this collectionhttps://dspace.univ-tlemcen.dz/handle/112/80

Browse

Now showing 1 - 20 of 63

Numerical and experimental analysis of the thermo-energetic performance of ventilation in a solar drying chamber
(Universityof Tlemcen, 2025-01-07) Kherrafi, Mohammed Abdelbassit
The rising demand for energy, coupled with environmental concerns and the depletion of fossil fuels, has heightened the need for renewable energy solutions. Solar energy, characterized by its abundance and sustainability, plays a critical role in addressing these challenges. Among its many applications, solar drying has emerged as an efficient and eco-friendly method for preserving agricultural and food products. By leveraging solar energy, drying technologies reduce dependency on conventional energy sources while improving product quality and reducing waste. This thesis investigates the optimization of solar drying systems, focusing on the drying chamber's ventilation and the enhancement of solar collectors. A combination of experimental and numerical analyses was conducted to evaluate the impact of design modifications and material choices on drying performance. Experimental setups at the Applied Research Unit for Renewable Energies in Ghardaia explored various configurations, including the integration of obstacles, ribs, and inserts in both direct and indirect solar dryers. Numerical simulations using ANSYS Fluent provided insights into airflow patterns and heat transfer dynamics, validating experimental findings and guiding design improvements. The results demonstrate that integrating obstacles and other structural enhancements significantly improves heat transfer, airflow distribution, and drying efficiency, reducing drying time and energy consumption. Additionally, the study emphasizes the importance of sustainable materials and advanced monitoring systems to optimize operational parameters and minimize environmental impact. This work contributes to bridging gaps in solar drying research by focusing on internal chamber enhancements and integrating advanced design features. The findings support the development of cost-effective and environmentally friendly solar drying systems, offering practical solutions for food preservation and energy efficiency in agricultural and industrial applications.
Vibration behavior of a smart rotating nanoshaft
(University of Tlemcen, 2025-01-20) Merwan, Behar
This thesis introduces a novel mathematical formulation to investigate the vibration behavior of rotating smart nanoshafts. The model integrates Euler-Bernoulli beam theory with the nonlocal strain gradient theory and Maxwell's electrostatic equations. The smart nanoshaft structure is composed of a single-walled boron nitride nanotube (SWBNNT), chosen for its exceptional piezoelectric and magnetic properties, which make it highly suitable for rotating components in nanoelectromechanical systems (NEMS). The electro-mechanical equations of motion are derived using Hamilton's principle and solved semi-analytically through Galerkin-based closed-form solutions. Forthermore, the effects of rotating speed, mode number, external voltage, temperature change, geometrical parameters, material length scale, and nonlocal parameters on natural frequencies and critical speed are investigated. This work represents the first comprehensive analysis of these factors under various boundary conditions for rotating smart nanoshafts, offering valuable insights into their vibrational dynamics. The results are contextualized within the existing literature, demonstrating the accuracy and efficiency of the proposed model. This establishes the formulation as a robust numerical tool for analyzing the behavior of rotating nanoscale structures.
Etude et analyse des ruptures des soudures par points des peels joints
(University of Tlemcen, 2025-04-29) Benchadli, Ismail
Cette recherche vise à analyser l'influence des paramètres de soudage par résistance par points (RSW) sur les propriétés mécaniques et structurelles des assemblages d'acier inoxydable austénitique AISI 316L d'épaisseur 1,5 mm. L'étude évalue spécifiquement la corrélation entre les variables du procédé - courant électrique, pression des électrodes et durée des cycles - et la résistance au cisaillement en traction des joints. Une attention particulière est portée à la caractérisation de la géométrie du noyau de soudure, notamment le diamètre d'indentation et la profondeur de pénétration, dans des configurations de joints à recouvrement et de type Peel. Cette analyse approfondie permettra d'établir les paramètres optimaux de soudage par points pour ce matériau et de déterminer le facteur d'intensité de contraintes critique (FICC), données essentielles pour garantir l'intégrité structurelle des assemblages dans des applications industrielles exigeantes.
Dynamic of non-uniform rotors made of axially functionally graded materials
(University of Tlemcen, 2025-10-09) Saim,Ahmed
Cette étude présente une analyse numérique du comportement de tourbillonnement d’un arbre creux non uniforme en rotation, constitué de matériaux à gradient fonctionnel axial (FGM). The material properties vary continuously along the axial direction according to a power-law distribution. Using Timoshenko beam theory, the shaft is modeled with the pversion of the finite element method (FEM), while Lagrange’s formalism is applied to derive the differential equations governing the motion of the rotating system. The proposed model is used to analyze the system’s whirl frequencies, critical spinning speeds, and the influence of key parameters on the behavior and stability of dimensionless natural frequencies. These parameters include the slenderness ratio, material composition, radius variation, variable rotating speed, and power-law index, evaluated under various boundary conditions (B.C.). The effects of these factors performance of spinning hollow non-uniform shaft are understood. The validity of the proposed model is confirmed through comprehensive comparisons of numerical and analytical results with existing data in the literature. This work paves the way for innovative industrial applications in advanced rotating structures.
IMPACT DE LA PRESENCE DES NANO FLUIDES DANS UN ECHANGEUR DE CHALEUR A FAISCEAU ET CALANDRE -ETUDE NUMERIQUE
(University of Tlemcen, 2025-11-02) Guendouz,Bouhelal
Cette étude explore la performance thermique d'un échangeur de chaleur à faisceau tubulaire et calandre en optimisant son efficacité grâce à l'utilisation d'un nanofluide Cu-eau circulant côté calandre. Une approche expérimentale et numérique a été adoptée pour analyser et comparer l'influence de différentes concentrations volumiques de nanofluide (2% - 6%) et de divers débits côté froid (0,047 - 4 l/min). L'analyse expérimentale s'est d'abord concentrée sur le transfert de chaleur entre deux fluides de même nature afin d'établir une référence de comparaison. Des simulations numériques ont ensuite été réalisées pour étudier l'impact du nanofluide sur la performance de l'échangeur. Les résultats ont montré qu'à une concentration de 6 %, le transfert de chaleur est significativement amélioré, avec une augmentation de l'écart de température atteignant 6,86 °C sur la calandre et 3,9 °C dans les tubes, un gain d'efficacité thermique de 11,33 % et un coefficient global de transfert de chaleur pouvant atteindre 8 516,87 W pour un débit de 4 l/min, comparativement à des essais réalisés uniquement avec de l'eau. Les simulations numériques indiquent que les nanofluides MWCNT/eau et TiO₂/eau améliorent l'efficacité thermique par rapport au Cu/eau, les gains les plus élevés étant obtenus avec le MWCNT. Pour une concentration de 6%, l'efficacité augmente de 3,3% à 5,0% pour le MWCNT, contre seulement 0,9% à 2,0% pour le TiO₂
Design and Optimization Study of Shell Structures Made of Advanced Materials Under Different Types of Loadings
(University of Tlemcen, 2025-01-23) Zeddoune,Lakhdar
The ongoing advancement in technology leads to increasingly intricate projects, which are more computationally expensive. Shell geometries present additional complexities, including varying curvature and thickness, which can render the formulation and implementation of shell elements more challenging than simpler beam and plate elements. Moreover, they often demand higher computational resources and more sophisticated numerical techniques to accurately capture their behavior, resulting in increased computational cost and complexity. Additionally, the development and validation of shell elements entail extensive experimental and numerical testing, potentially limiting the availability of accurate and reliable formulations compared to beam and plate elements. Lastly, the application of shell elements is typically more specialized and specific to certain industries or engineering disciplines, leading to a narrower research focus compared to the broader applicability of beam and plate elements across various fields. In recent years, the p-version of the finite element method has gained prominence due to its higher accuracy and faster convergence rates compared to traditional methods, requiring fewer degrees of freedom for accurate results. It provides better representation of complex geometries, increased flexibility in mesh adaptation, and reduced spurious oscillations in solutions, making it a valuable tool for engineering simulations. By leveraging the thick shell theory, the p-version of the finite element method is combined with the third-order shear deformation theory (TSDT) to develop a new type of p-version shell element. A computer code based on this element type has been developed, tested, and successfully validated. The code’s performance and robustness were assessed through the analysis of a wide range of shell structures exhibiting free vibration, bending, and thermal buckling behavior, isotropic and bidirectional functionally graded materials, and arbitrary geometrical shapes. The mathematical formulation, code structure, as well as results, are presented in the following sections.
Étude sur la Corrosion et la détection CND des défaillances par ultrasons dans les aciers API 5L X60 - Cas des ouvrages de pipelines d’hydrocarbures – ligne GZ1 40
(University of Tlemcen, 2024-11-30) Benkhedda, Fatima
Les aciers des pipelines sont sujets à des défaillances dues à la corrosion, ce qui pose des problèmes pour la fiabilité du transport par pipeline et pour l'environnement. Dans un premier temps, la thèse se focalise sur le comportement en corrosion des aciers API 5L X60 par les sols du gazoduc GZ1 en employant des méthodes électrochimiques et une solution de sol artificiel. Les échantillons ont été obtenus par coupons découpés dans des tubes corrodés obtenus lors des opérations de maintenance. La deuxième étape est la détection des défauts de surface à l'aide des techniques ultrasons TOFD et C-Scan. Il a été montré par les résultats potentiodynamiques que l'acier est susceptible de se corroder par le sol lorsque la protection est défaillante accentuée par les sols à faible résistivité et le pH, la composition chimique, la teneur en eau, les contraintes mécaniques, etc. Les caractéristiques mécaniques diminuent en fonction de la durée d'immersion. Cette réduction est principalement due à l'effet de corrosion et à la durée d'immersion qui est à l'origine d'une dégradation directe des caractéristiques mécaniques de l'acier. La détection de surface des défauts par méthode ultrasonique sans contact TOFD et par immersion ultrasonore C-Scan a montré que l'onde ultrasonore diffractée se produisant aux bords des défauts n'apparaît pas en l'absence de défauts. Le signal reste stable à tout moment de 0 à 138,2μs à une amplitude maximale de 50 dB. L'image ultrasonique C-scan présente une réflexion unique qui ne change pas même lorsque les curseurs d'amplitude varient. En cas de défauts sous forme de piqûres de corrosion et de défauts de soudure, l'onde ultrasonore diffractée se produit sur les bords de l'acier défectueux. Les défauts de soudure sont confinés au centre de la plaque. L'image ultrasonique montre une distribution résultant de différentes variations d'amplitude et de différentes impédances acoustiques. La vitesse de propagation transversale des ondes ultrasonores est modifiée, montrant une augmentation due à la présence de ces défauts. L'application de la détection par ultrasons des défauts de surface, leur nature, leur localisation et leur taille est étendue à l'expertise en ligne en utilisant l’outil ultrasonique intelligent afin de définir une stratégie de maintenance.
Dynamics of Rotors Made by Porous Materials (Dynamique des rotors en matériaux poreux)
(University of Tlemcen, 2025-10-04) Mezrag,Ahmed
This thesis presents a comprehensive investigation into the dynamic vibration behavior of rotating shafts fabricated from advanced porous materials, including Porous Functionally Graded Materials (PFGM) and Functionally Graded Porous (FGP) structures. The primary objective is to develop a robust computational framework to accurately predict how engineered porosity influences critical rotor characteristics such as natural frequencies, mode shapes, and critical speeds. The methodology is founded on a modified Timoshenko Beam Theory (TBT), which accounts for shear deformation and rotary inertia, implemented within a hierarchical p-version Finite Element Method (p-FEM) to ensure high accuracy and convergence. Extensive parametric studies were conducted to analyze the effects of material gradation, porosity distribution models (even, uneven, symmetric, and non-symmetric), geometric parameters, and boundary conditions. Key findings reveal that while increasing porosity generally reduces stiffness and lowers natural frequencies, its effect is highly dependent on the spatial distribution. Notably, symmetric porosity distributions in FGP shafts can enhance dynamic performance by optimizing the stiffness-to-mass ratio, leading to an increase in critical speed. Conversely, non-symmetric and uneven distributions can introduce complex, non-monotonic behaviors and degrade stability, particularly when interacting with bearing stiffness and disk mass. The results underscore that porosity can be a deliberate design feature for creating lightweight, high-performance rotors, but its architecture must be precisely controlled. This research contributes valuable design guidelines for engineering advanced rotor systems with tailored dynamic properties, which is significant for applications in the aerospace, automotive, and energy industries where operational reliability is critical.
Contribution à l’étude des phénomènes de transfert de masse et d’énergie dans un catalyseur poreux appliqué aux systèmes de propulsion
(University of Tlemcen, 2025-01-18) Benzenine, Fadéla
Cette thèse présente une étude sur le système de propulseur à monergol, qui est l'un des types de système de propulsion les plus utilisés dans l'industrie spatiale, en particulier dans applications satellitaires telles que le maintien en orbite, le transfert d'orbite et la correction d'orbite, ainsi que dans les lanceurs spatiaux. Ce système utilise un seul type de propergol qui réagit dans un lit catalytique composé de milieux poreux pour générer une poussée sous forme de gaz chauds. L'objectif de cette étude est d'optimiser la conception et la simulation de la dynamique des fluides numérique (CFD) d'un propulseur à monergol utilisant du peroxyde d'hydrogène (H2O2) comme propergol vert avec une concentration de 87,5 %, avec un lit catalytique basé sur des particules d'argent sphériques comme milieu poreux pour la décomposition du propergol H2O2. Grâce à une analyse paramétrique du diamètre des particules, nous visons à optimiser la conception de deux propulseurs à monergol capables de générer une poussée de 10 et 20 N. La première étape de cette étude consiste à la conception d'un propulseur à monergol au peroxyde d'hydrogène. La méthodologie est basée sur une combinaison d'étapes analytiques, allant de la thermochimie aux performances théoriques du propulseur, et à la conception préliminaire du propulseur. La conception a été réalisée à l'aide de Chemical Equilibrium with Applications (CEA), un logiciel développé par la NASA pour les applications thermochimiques, et le programme Matlab a été utilisé pour cette phase du processus. La deuxième étape consiste en une simulation numérique, qui a été réalisée à l'aide du logiciel de Dynamique des Fluides Computationnelle (CFD) dans ANSYS Fluent afin de simuler l'écoulement du peroxyde d'hydrogène à travers le propulseur. Ces études contribuent à la reconnaissance et à l'analyse du système de propulsion verte, ainsi qu’à la détermination d’un lit catalytique optimal pour obtenir une efficacité élevée et démontrer le potentiel d'une telle approche pour les futurs satellites et autres applications spatiales.
Optimisation des paramètres de soudage par points et leurs effets sur le comportement mécanique
(University of Tlemcen, 2024-07-01) Ramdani, Mohammed
Dans le secteur industriel le soudage par résistance par point joue un rôle très important dans l’assemblage des matériaux qui utilise les effets conjugués d’une pression mécanique et d’un courant électrique traversant les pièces. Ce procédé présente une large utilisation dans le soudage des tôles minces et spécialement les tôles en acier inoxydables austénitiques 304L. Les principaux paramètres de soudage par résistance par point sont : le courant de soudage, temps de soudage et la force d’électrode. La longueur de recouvrement des pièces assemblées est considérée comme paramètres dimensionnelle tenir en compte. La gamme du courant de soudage sélectionnée varie de 10 kA à 16 kA. Le temps de soudage varie de 11 à 13 cycles et la force d’électrode varie de 6 à 8 bars. Trois longueurs de recouvrement des tôles à assembler sont considérées 20 mm, 25 mm et 30 mm. Afin d’étudier la résistance à la rupture des assemblages soudés par points, un plan expérimental factoriel est appliqué selon les paramètres de soudage sélectionnés. Les effets des paramètres de soudage sont investigués à travers l’évaluation de la force de cisaillement maximale par traction et la détermination du diamètre et la profondeur d’indentation. L’augmentation du courant de soudage a montré une augmentation significative de la force de cisaillement maximale par traction et la taille extérieur du point de soudure comparativement par rapport aux autres paramètres de soudage. Une modélisation des paramètres de soudage par des modèles mathématiques est établit afin d’exprimer la relation entre les paramètres du soudage (courant de soudage I, temps de soudage T et la force d’électrode F et A longueur de recouvrement) et la charge maximale de cisaillement par traction. L’analyse de variance "ANOVA" est appliquée afin de déterminer les effets des paramètres de soudage et l’interaction entre eux. Des modèles mathématiques liant les paramètres de soudage pour chaque longueur de recouvrement fixe est établit ainsi qu’un modèle intégrant la longueur de recouvrement comme paramètre d’effet.
Analyse d'une conduite sous pression d'un fluide interne par la méthode des éléments finis hiérarchiques
(University of Tlemcen, 2023-09-17) Fakiri, Hicham
Nous étudions l'influence de l’interaction d’un fluide sous pression dans une conduite par la méthode des éléments finis hiérarchiques. L’écoulement est de nature laminaire et incompressible. Les lois de comportement du solide sont déterminées à l’aide de la loi de Hooke généralisée, et celles du fluide par l’équation de Navier-Stockes. L’étude sous forme macrostructure de l’interface entre le solide et le fluide est réalisée par la méthode de pénalité. Les équations du mouvement de système fluide structure sont déterminées par le principe de Hamilton. Un programme pour le calcul des fréquences propres du système fluide structure est développé sous Matlab. Après validation du programme, des études paramétriques sont réalisées pour la détermination de l’influences des différents paramètres géométriques tels que: les rapports rayon/longueur, rayon/épaisseur, différentes conditions aux limites, ainsi que l’influences des différents paramètres mécaniques, tels que le module d’élasticité, le rapport des masses volumiques, etc...
IMPROVING THE THERMO-ENERGETIC PERFORMANCES OF A SOLAR CHIMNEY THROUGH EXPERIMENTAL AND NUMERICAL METHODS
(University of Tlemcen, 2023-10-14) Belhadj, Omar
L'utilisation d'une cheminée solaire pour la ventilation a un impact environnemental et économique très important. Ce travail montre l'effet du rapport hauteur/longueur de la base sur l'efficacité d'une cheminée solaire en forme de prisme trapézoïdal. L'idée est de donner plus de flexibilité à la conception architecturale des bâtiments et d'offrir la possibilité de combinaison avec d'autres systèmes passifs ou actifs. Trois formes différentes (hauteur sur la longueur de base h/l=1, h/l=1,5 et h/l=2) ont été expérimentalement étudiées. Deux corrélations pour prédire le débit et l'efficacité de la cheminée solaire ont été développées et testées ; un bon accord avec les résultats expérimentaux est prouvé. Les résultats montrent que l'efficacité moyenne optimale est donnée là où h/l = 1,65. Afin d'améliorer le taux de ventilation, une nouvelle géométrie d'échappement de la cheminée solaire est également proposée pour obtenir numériquement le bénéfice de l'effet de vent après la validation de l'outil CFD avec les résultats expérimentaux. Une approche utilisant le logiciel RETScreen4 a montré qu'une cheminée solaire de 1m² installée dans des conditions favorables peut couvrir 37m² de surface habitable en termes de ventilation. Pour une maison de 120m², le système de cheminée solaire permet d'économiser l'équivalent de 23,9 litres d'essence par an.
Experimental analysis of the improvement of thermal storage by latent heat using metallic additives
(University of Tlemcen, 2023-09-23) Missoum, Khawla
Le stockage d'énergie thermique par chaleur latente est une technologie de gestion de l'énergie innovante et prometteuse. Il s'agit de l'un des nouveaux domaines de recherche, car il apporte une solution aux problèmes liés à l'écart entre l'énergie fournie et l'énergie requise. La paraffine est un matériau à changement de phase couramment utilisé dans les applications de stockage d'énergie thermique dont le principal inconvénient est sa faible conductivité thermique. Cependant, l'utilisation des additifs métalliques pour améliorer la conductivité thermique effective du matériau à changement de phase peut entraîner une diminution de la capacité thermique effective et de l'énergie thermique stockée. La première partie de l'étude expérimentale consiste à analyser l'effet de la nature des additifs métalliques (Zamak, aluminium et cuivre) sur la fusion du matériau à changement de phase. Une cavité thermique en verre chauffée d'un seul côté est réalisée pour visualiser la progression du processus de fusion. L'originalité de l'étude est d'essayer de prévoir le meilleur duo qui respecte à la fois l'amélioration de la conductivité thermique et l'énergie stockée. Les expériences montrent que l'ajout de plaques d'aluminium perforées dans la paraffine accélère le processus de fusion d'environ 19% et augmente l'énergie stockée de 5,18%. La deuxième partie de l'étude expérimentale analyse l'effet de la concentration volumique d'aluminium sur la fusion de la paraffine dans une cavité thermique rectangulaire chauffée des deux côtés et parfaitement isolée. Les positions des interfaces solide-liquide et l'évolution de la température du PCM ont été notées et utilisées pour déterminer les fractions liquides et le comportement du transfert de chaleur. Les résultats obtenus montrent que l'ajout d'une concentration d'aluminium de 1,2, 2,4 et 4,8 % améliore la conductivité thermique de la paraffine de 30, 50 et 155 % et diminue le coefficient de convection thermique de 17,25 et 50 %. L'augmentation des plaques d'aluminium réduit la création de pores d'air pendant la solidification et la contraction du volume de la paraffine pendant les expériences.
Valorization of Sig diatomite for thermal insulation in buildings
(University of Tlemcen, 2024-06-09) Hachemi, Houssem
Les matériaux à changement de phase (PCM) combinés avec des matériaux hygroscopiques sont considérés comme une solution appropriée pour améliorer l'environnement intérieur de l'enveloppe du bâtiment dans le domaine de la construction, en fournissant une technique de stockage de chaleur ou de froid pendant les variations environnementales. Dans cette thèse, un matériau de contrôle de l'humidité à changement de phase (PCHCM) dérivé de diatomite extraite de la mine de Sig située au nord-ouest de l'Algérie a été utilisé comme revêtement final dans les bâtiments afin d'analyser ses performances expérimentalement à l'aide d'une chambre thermique dédiée. L'expérience a consisté à exposer trois murs en briques creuses réfractaires avec différents revêtements isolants (mortier, diatomite algérienne, et PCHCM) à des températures et humidités spécifiques. Lorsqu'un mur était placé dans la chambre thermique, celle-ci était divisée en deux compartiments : dans le premier, la température et l'humidité étaient contrôlées par une unité de contrôle ZL-7918A ; dans le second, une caméra infrarouge TESTO890 mesurait les fluctuations de température et d'humidité à la surface du mur, tandis que l'unité de contrôle ZL-7918A mesurait ces fluctuations dans le compartiment toutes les 30 minutes selon les conditions d'exploitation expérimentales. Après l'expérience, deux ensembles de résultats expérimentaux ont été distingués en fonction des conditions d'exploitation : le PCHCM a montré une meilleure performance à une température constante égale ou supérieure au point de fusion du PCM, tandis que la diatomite seule a donné des résultats plus significatifs à une température inférieure au point de fusion du PCM. Une étude approfondie a été menée pour évaluer les performances des matériaux de stockage de chaleur à changement de phase composite efficace (PCHCM) dans les applications d'isolation thermique. En plus de l'analyse expérimentale, une analyse numérique a été utilisée pour illustrer les résultats avec plus de précision, montrant une bonne concordance entre les résultats expérimentaux et l'analyse numérique, soulignant la précision des méthodes utilisées et la validité des conclusions en découlant. Une attention particulière a été portée à l'impact de la qualité des matériaux PCHCM sur leurs performances dans les applications d'isolation thermique, en analysant deux types de PCHCM : le premier contenant un PCM avec un point de fusion à 28°C, et le second composé de deux PCMs avec des points de fusion différents (28°C et 22°C). Les résultats ont montré que l'utilisation du second type de PCHCM améliore davantage les températures et l'humidité sur la face intérieure du mur comparativement au premier type, indiquant les avantages supplémentaires de l'utilisation de compositions PCM multiples dans les applications d'isolation thermique, pouvant ainsi contribuer à améliorer l'efficacité énergétique et le confort environnemental des bâtiments et structures divers.
Vibration Analysis of Porous FGM Sandwich Plates
(University of Tlemcen, 2024-06-30) Bentrar, Hakim
Cette thèse présente une analyse de vibration libre des plaques sandwich en matériau à gradient fonctionnel (FGM) avec une distribution de porosité en utilisant la méthode des éléments finis de la p-version, basée sur la théorie de la déformation en cisaillement du premier ordre. La plaque sandwich se composait de deux couches de feuilles FGM et d'une couche centrale homogène. Cinq modèles de distribution de porosité des plaques sandwich FGM ont été supposés et analysés. Cette étude a exploré systématiquement l'impact du rapport d'épaisseur, des conditions aux limites, des exposants de fraction volumique et des coefficients de porosité des couches supérieure et inférieure des plaques sandwich FGM sur la fréquence naturelle. Ce travail marque la première analyse complète de ces facteurs sous différentes conditions aux limites pour une plaque sandwich à gradient fonctionnel, offrant des perspectives précieuses sur leur dynamique vibratoire. Les conclusions sont contextualisées dans la littérature existante et démontrent l'exactitude et l'efficacité du modèle, l'établissant comme un outil numérique robuste pour l'étude de l'analyse de vibration libre des plaques sandwich FGM avec porosité.
"Comportement mécanique des poutres composites renforcées par nanotubes en carbone : cas de vibration et flambement
(University of Tlemcen, 2024-07-02) Houalef, Ihab Eddine
Les poutres jouent un rôle important dans les applications d'ingénierie telles que les pales de rotor, les ailes d'avion, les antennes d'engins spatiaux, les bras de robots, les capteurs et les actionneurs. Elles sont souvent soumises à des sollicitations dynamiques et statiques. Les vibrations, les fréquences naturelles et le flambage sont des sujets importants dans l'analyse des poutres. D'autre part,"en raison de leurs excellentes propriétés thermiques, électriques et mécaniques, les nanotubes de carbone"(NTCs) sont largement utilisés comme renfort pour les poutres composites polymères. Parmi toutes leurs propriétés mécaniques exceptionnelles telles qu'une grande résistance, un module élevé, une bonne résistance à la corrosion, un rapport d'aspect élevé et une faible densité, les poutres nanocomposites résultantes présentent des caractéristiques structurales significatives. Ce travail de thèse a pour objet"d’étudier le flambement statique et la vibration libre de poutres composites en polymères renforcées par nanotubes de carbone"(NTCs)."La théorie raffinée des poutres d'ordre supérieur est proposée pour traiter ce type de problème sans inclure le facteur de correction de cisaillement. Les poutres sont renforcées par différentes configurations de la distribution des nanotubes de carbone à paroi unique (SWCNTs) dans une matrice de polymère. Les propriétés matérielles des poutres en composites renforcées par des nanotubes de carbone (CRNTC)"sont prédites en utilisant deux approches, la première et la loi de mélange étendue et la deuxième par l’approche d'Eshelby-Mori-Tanaka. "Les équations différentielles de mouvement obtenues en utilisant le principe de Lagrange sont résolues pour la première fois à l'aide d'une procédure numérique robuste et précise, c’est une combinaison de la méthode des Eléments Finis avec la méthode de Quadrature Différentielle (MEF-QD), avec une vitesse de convergence élevée, des performances de calcul rapides ainsi qu'une bonne stabilité numérique. Les résultats obtenus sont vérifiés et validés avec ceux d'autres méthodes de résolution qui existent dans la littérature et présentent un bon accord. L'influence des paramètres d'agglomération des NTC, des différents modèles de distribution des NTCs, du rapport longueur-épaisseur, de la fraction volumique et des conditions aux limites sur l’analyse de vibration et de flambement est étudiée et discutée."
Contribution à la modélisation de la fissuration par fatigue sous chargements constants
(University of Tlemcen, 2024-06-25) Moussouni, Abdelfetah
La propagation des fissures de fatigue est essentielle pour comprendre l’intégrité structurelle dans les industries confrontées à des chargements cycliques. Les recherches existantes se concentrent sur le développement de modèles prédictifs pour minimiser les risques de défaillance et optimiser la conception/maintenance. Cette thèse propose une nouvelle approche qui combine les méthodes traditionnelles et celles de l'intelligence artificielle pour améliorer la précision et l'efficacité des modèles de prédiction des fissures de fatigue, en surmontant les limites des méthodes actuelles. Une tentative a été faite pour développer un modèle de prédiction des fissures de fatigue utilisant la fonction Gamma, prenant en compte divers facteurs d'influence et vitesses de propagation sous forme non dimensionnelle. La validation des résultats sera effectuée en les comparant avec ceux du modèle de paris. De plus un modèle de réseau neuronal prédira la longueur des fissures en fonction des cycles de fatigue, intégrant l’apprentissage par rétropropagation avec les méthodes d'optimisation de Levenberg-Marquardt (LM) et Loup Gris (Grey Wolf Optimisation GWO). Il utilise une couche cachée avec 12 neurones activés par la fonction d’activation tangente hyperbolique et une fonction d'activation linéaire pour la couche de sortie. La combinaison de méthodes d'optimisation améliore la précision du réseau neuronal dans la prédiction de la propagation des fissures de fatigue dans diverses conditions de chargement.
Comportement vibratoire des rotors aubagés en matériaux Bi-FGM
(University of Tlemcen, 2024-01-25) Bouzidi, Imane
Dans cette thèse, nous analysons le comportement dynamique d'un système de rotor-ailettes en matériaux à gradient fonctionnel (MFG) en utilisant la version classique de la méthode des éléments finis (h-FEM). La théorie de la poutre d'Euler-Bernoulli est utilisée pour modéliser le système de rotor-ailettes et l'équation de mouvement est obtenue en utilisant l'équation de Lagrange. La gradation des propriétés des matériaux est décrite à l'aide de la distribution de loi de puissance ainsi qu’une nouvelle expression de la fraction volumique est développée pour exprimer la gradation des propriétés des matériaux dans deux directions ; l'épaisseur et la largeur ; de l’ailette. Les fréquences naturelles du système étudié sont déterminés à l'aide d'un programme développé en MATLAB et les résultats obtenus sont vérifiés et validés avec des travaux précédemment publiés. Une étude comparative est menée entre le système de rotor-ailette en matériaux fonctionnellement graduées et en matériaux métalliques purs. La comparaison est basée sur l'influence des différents paramètres, tels que le type de matériaux, nombre d’ailettes, vitesse de rotation et conditions aux limites sur les fréquences naturelles du système de rotor-ailettes. Les résultats obtenus montrent l'avantage de l'utilisation de matériaux à gradient fonctionnel par rapport aux matériaux métalliques pour la conception et le design des systèmes de rotor-ailettes.
Contribution à l’évaluation du champ thermique à l’interface outil-pièce pour l’optimisation des conditions d’usinage
(University of Tlemcen, 2022-07-11) Benhadji Serradj, Nasr-Eddine
La chaleur maximale se produit à l'interface outil-pièce pendant l’usinage. En effet l'augmentation excessive de cette température en fonction des paramètres de coupe affecte considérablement la durée de vie de l’outil et la qualité de la pièce usinée, donc directement sur la production. Dans ce travail, nous mettons en oeuvre une méthodologie de mesure expérimentale de température qui permet d’obtenir des données cohérentes lors d’une opération de tournage de l’acier S 235 en utilisant une plaquette en carbure SNMG. Cette contribution nous permet de mieux maitriser les interactions des phénomènes influant de la coupe à l’interface outil-pièce, et de guider nos choix à l’élaboration d’un modèle de corrélation pour l’analyse et la prédiction des relations entre les paramètres d’usinage par la mesure de la température de coupe. La procédure de mesure mise en oeuvre pour l’estimation de la température est basée sur l’utilisation d'une caméra infrarouge FLIR montée et protégée par un dispositif sur la machine-outil. La méthode de Taguchi a été choisie pour trouver les relations entre les facteurs d’entrée (la vitesse de coupe (Vc), la vitesse d'avance (a), la profondeur de passe (p)) et le facteur de sortie (la température (T)).
Vibration analysis of cracked nano-plates
(University of Tlemcen, 2023-06-27) Zaouagui, Bilel
La thèse présente un modèle h-p MEF pour l’analyse linéaire/non-linéaire des vibrations libres des nano-plaques fissurées en matériaux isotropes et en matériaux à gradient fonctionnel, en utilisant la théorie d’élasticité nonlocal et la théorie du premier ordre des plaques sous les hypothèses de la non-linéarité géométrique de Von Karman. L’élasticité nonlocal a été utilisé dans le but de capturer l’effet de petite échelle dont il a une influence significatif à l’échelle nano. h-p MEF a été utilisé pour ces avantages dans la modélisation des structures fissurées, deux stratégies différentes de maillage ont été utilisées; p-raffinement entier sur peu des éléments simples utilisés pour l’analyse linéaire et p-raffinement sélectif autour du front de fissure sur un maillage dominé par h-raffinement utilisé pour l’analyse non-linéaire. Les résultats obtenus sont présentés et discutés à travers plusieurs études paramétriques tandis que l’influence des: paramètres de fissure (longueur, orientation et position), paramètre non-local, geometry de la plaque (rapport hauteur/largeur et épaisseur), exposant de la fraction volumique du matériau et l’amplitude des vibrations, sur les vibrations libres linéaires/non-linéaires des nano-plaques fissurées avec plusieurs conditions aux limites.

Browse

Recent Submissions