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Génie mécanique, productique, transport

Les thèses se rapportant au secteur de recherche "Génie mécanique, productique, transport"

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34 ressources ont été trouvées. Voici les résultats 21 à 30
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  • Modélisation de la lubrification mixte et du comportement thermique des garnitures mécaniques    - Nyemeck André Parfait  -  09 décembre 2011

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    Les garnitures mécaniques sont des composants utilisés pour assurer l'étanchéité d'arbres tournants. Elles sont constituées principalement de deux anneaux plans (le rotor et le stator), dont l'interface, qui constitue la barrière d'étanchéité, est lubrifiée par un film fluide. Le fonctionnement optimal est obtenu en minimisant à la fois la fuite et l'usure. Cela correspond à une épaisseur de film de l'ordre du micromètre, et à un régime de lubrification mixte. L'étude bibliographique présentant l'état de l'art a permis de justifier l'utilisation d'une approche multi-échelles pour traiter le problème de lubrification mixte. Une autre partie de cette bibliographie a permis d'identifier les modèles thermiques à mettre en œuvre. Le modèle multi-échelles développé pour l'étude de la lubrification mixte des garnitures mécaniques est ensuite présenté. Ce dernier utilise les surfaces numériquement générées et consiste à décomposer le domaine d'étude en plusieurs sous-domaines. L'équation de Reynolds prenant en compte la cavitation dans le fluide est résolue par la méthode des volumes finis à l'échelle micrométrique dans les sous-domaines de même que le contact normal hertzien des aspérités. Une échelle macroscopique est introduite pour connecter les conditions aux limites aux bornes des sous-domaines. Un champ de pression macroscopique est ainsi obtenu en assurant la conservation globale du débit. Ce modèle prend également en compte, à l'échelle macroscopique, le comportement Thermo-Elasto-HydroDynamique (TEHD) dans les garnitures mécaniques. La discrétisation des équations de chaleur et de déformation est effectuée grâce à la méthode des éléments finis pour une géométrie...

  • Contribution à la manipulation dextre et à la synthèse de prise en vue de la commande de mains mécaniques    - Daoud Naël  -  10 octobre 2011

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    Le travail présenté concerne la manipulation d'objet avec des mains robotiques. Ce mémoire contribue à la mise en oeuvre d'une plateforme expérimentale dédiée à la manipulation dextre avec une main mécanique à 4 doigts et 16 actionneurs. Une grande partie de ce travail a été effectué dans le cadre d'un projet soutenu par l'ANR intitulé ABILIS. En premier, la mise en situation spatiale de la main à l'extrémité d'un bras manipulateur est présentée. Une nouvelle commande a été développée et une modélisation du système bras-main dans son environnement a été réalisée pour permettre la simulation et le pilotage de l'ensemble. Ensuite, le problème complexe de la synthèse de prise est traité. Pour résoudre ce problème, on procède en deux étapes : la configuration de la main par rapport à l'objet est résolue avec un système expert, et ensuite la configuration des doigts sur l'objet est résolue à l'aide d'une approche évolutionnaire utilisant un algorithme génétique. Nous avons pu évaluer et comparer notre approche roboticienne avec une approche neuroscientiste ; à l'issue de ces travaux nous proposons une nouvelle approche mixte pour la résolution du problème de la synthèse de prise. Enfin, une stratégie générale permettant de réaliser une tâche de manipulation fine en bout de doigt est proposée. La manipulation d'amplitude importante conduit rapidement à des situations de blocage (butées, collisions) ; nous proposons une approche originale qui permet de résoudre ce problème en repositionnant les doigts sur l'objet, et ainsi de poursuivre la manipulation. L'ensemble de ces travaux est illustré par de nombreux résultats expérimentaux permettant de valider les approches proposées.

  • Analyse des étanchéités annulaires à bague flottante    - Nguyen Manh Hung  -  04 mars 2011

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    Les étanchéités annulaires à bagues flottantes permettent de réduire de manière significative les fuites dans les machines tournantes fonctionnant avec des gaz ou des fluides cryogéniques. Leur intégration dans la machine n'est pas simple car le fonctionnement correct suppose que la bague flottante soit capable de suivre les vibrations du rotor. Le travail présenté est constitué de deux parties. La première partie consiste de l'analyse du comportement statique et dynamique du joint annulaire qui constitue l'étanchéité principale. Le modèle développé est basé sur un modèle de film mince dominé par des forces d'inertie accompagné d'une forme en enthalpie totale de l'équation de l'énergie. Ce modèle permet la prise en compte du changement de phase dans les fluides cryogéniques. La réponse dynamique du joint annulaire est exprimée sous forme des coefficients dynamiques linéaires. Ces coefficients varient avec le régime de fonctionnement du joint annulaire (excentricité, pression amont/aval et vitesse de rotation) mais ne dépendent pas de la fréquence d'excitation. La deuxième partie est dédiée à la mise au point d'un modèle dynamique. La bague flottante est soumise aux forces fluides engendrées par l'écoulement dans le joint annulaire (l'étanchéité principale), aux forces de frottement mixte entre son nez et le stator (l'étanchéité secondaire est similaire à un joint à faces radiales) et aux forces d'inertie dues à son poids propre. Le rotor joue le rôle d'une excitation externe. Un modèle approprié est développé pour chacune des ces forces. Sont développés deux modèles dynamiques. Le premier modèle est basé sur l'hypothèse que la bague flottante suit le rotor suivant...

  • Réduction du frottement et amélioration de la fiabilité de la lubrification des paliers avec des huiles de moteurs automobiles    - Kasai Moritsugu  -  12 avril 2010

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    Du point de vue de la prévention du réchauffement global, il a été nécessaire d'améliorer le rendement des moteurs thermiques en agissant sur la nature des huiles de moteur. D'une part, le règlement sur l'utilisation du plomb dans les matériaux de paliers a été mis en place dans le but d'empêcher la pollution par les métaux lourds. Le développement de matériaux de paliers sans plomb fut donc nécessaire. Bien que l'efficacité d'abaisser la viscosité de l'huile soit très grande, trop peu de recherches ont été réalisées dans ce domaine en raison des incidences sur la lubrification des paliers de moteur. Un dispositif d'essais pour les paliers de moteurs automobiles a été développé afin d'évaluer l'efficacité en termes de frottement et la fiabilité des huiles de moteur. Les performances de composants de lubrifiants tels que les huiles de base, les modificateurs de frottement et les polymères ont été évaluées à l'aide de la machine d'essais développée sur divers paliers. En outre, l'effet du polymère a été analysé expérimentalement et numériquement en régime thermo-hydrodynamique, en collaboration avec l'université de Poitiers. Les résultats ont confirmé que l'efficacité en termes de frottement et la fiabilité de la lubrification des paliers dépendent du type de composants du lubrifiant et varient avec la nature des matériaux des paliers. Ainsi, il est montré que le choix judicieux des composants du lubrifiant, en considérant le type de matériaux de palier employés, améliore les performances des paliers.

  • Contribution à la génération de mouvements dynamiques pour les robots humanoïdes et au dimensionnement de leurs actionneurs    - Eon Antoine  -  10 décembre 2009

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    Le travail développé dans cette thèse porte sur l'étude et la génération de mouvements de marche et de saut pour les robots humanoïdes. Les outils conçus dans cette optique sont ensuite utilisés afin d'aider à leur dimensionnement. La première partie présente un outil de génération de mouvements pour le robot HRP2. L'assimilation du robot par un pendule inversé, couplée à un modèle de commande prédictive permet de calculer la trajectoire du centre de gravité. Une marche dynamique est synthétisée en résolvant le Modèle Géométrique Inverse. Les écarts de modélisation sont mis en avant à l'aide d'un modèle dynamique. Une solution est proposée permettant une correction efficace de ces écarts. Une méthode de résolution de l'hyperstatisme (phases de double-appui) basée sur une hypothèse de répartition est également proposée. Les trajectoires obtenues sont validées en termes de non-basculement, de performances (actionneurs) et de respect des lois de Coulomb. Enfin, des améliorations substantielles sont apportées au générateur de mouvements permettant le pilotage de quantités dynamiques. Dans une deuxième partie, les concepts précédemment construits sont utilisés pour générer des mouvements pour un humain virtuel défini à partir de données anthropométriques. En considérant un mouvement extrait par un procédé de capture de mouvement, une étude des performances (actionneurs) est menée pour une population d'humains virtuels de tailles et de masses différentes. L'impact de ces paramètres sur le frottement et la localisation du ZMP est mis en avant. Enfin, une base de mouvements jugés dimensionnants est utilisée pour choisir finement les actionneurs d'un robot de taille...

  • Analyse théorique des amortisseurs à film fluide fonctionnant à des nombres de Reynolds élevés    - Gehannin Jérôme  -  09 décembre 2009

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    L'amortisseur à film fluide (Squeeze Film Damper ou SFD) est un composant couramment utilisé dans l'industrie aéronautique permettant d'apporter de l'amortissement aux arbres en rotation supportés par des roulements et fonctionnant en régime surcritique. Le mouvement de l'arbre dû à son excitation extérieure est alors amorti par un film mince confiné entre le roulement et le carter. Une modélisation du comportement fluide du film mince est nécessaire à une bonne estimation des efforts générés par le mouvement de l'arbre. Pour des conditions de fonctionnement industrielles, le SFD est muni de systèmes d'alimentation et d'étanchéité devant être pris en compte dans la modélisation. De plus, les dépressions importantes engendrées dans le film entrainent la vaporisation du fluide, qui doit aussi être modélisée. Cependant, pour des configurations de fonctionnement réelles, l'écoulement est inertiel, ce qui ne permet plus une modélisation simple basée sur l'équation de Reynolds. Le modèle doit alors être basé sur un système d'équations similaire aux équations Navier Stokes de la Mécanique des Fluides.

  • Étude et modélisation de la lubrification mixte et des modes d'avaries associés dans les paliers moteur    - Dragomir Fatu Ramona  -  08 décembre 2009

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    La maîtrise des conditions de lubrification mixte est un challenge complexe à relever puisqu'elle nécessite d'appréhender plusieurs phénomènes couplés: écoulement du fluide entre les rugosités, déformations élastoplastiques des aspérités, usure des surfaces. Le but de cette étude est de proposer une approche des phénomènes de lubrification mixte dans le contexte des paliers moteur. Le premier chapitre donne un aperçu des principales études théoriques et modélisations numériques dédiées à l'analyse du comportement des paliers. Le deuxième chapitre est dédié au phénomène d'écoulement du fluide entre deux surfaces rugueuses. En partant du modèle proposé par Patir et Cheng, une nouvelle définition des facteurs d'écoulement est proposée. Ce modèle prend en compte la direction des textures de surface. Plusieurs calculs paramétriques ont permis de définir des critères de choix pour les surfaces de calcul utilisées pour déterminer les facteurs d'écoulement. Le but de chapitre 3 est de détailler trois principaux modèles de contact existants, de les comparer afin d'extraire les avantages et les inconvénients de chaque modèle et surtout de voir leurs applications dans l'étude de la lubrification mixte des paliers de moteurs. Afin de mieux comprendre leurs limites, les modèles statistiques ont été comparés à un modèle déterministe, en éléments finis. Le chapitre 4 est dédié à l'étude de l'usure. Trois modèles d'usure basés sur la loi d'Archard sont présentés. Les différents modèles d'écoulement, de contact et d'usure sont finalement intégrés dans un programme de calcul numérique et utilisés pour prédire le comportement d'un palier de tête de bielle.

  • Biomimétisme, génération de trajectoires pour la robotique humanoïde à partir de mouvements humains    - Boutin Luc  -  02 décembre 2009

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    La reproduction fidèle de la locomotion humaine est une problématique d'actualité concernant les robots humanoïdes. Les travaux présentés dans ce mémoire ont pour objectif de définir une procédure permettant l'imitation par les robots humanoïdes du mouvement humain. Dans un premier temps les techniques de l'analyse du mouvement humain sont présentées. Le protocole de mesure adopté est exposé, ainsi que le calcul des angles articulaires. La problématique de la détection des évènements de contact est abordée en proposant l'adaptation des méthodes existantes pour des mouvements complexes. Les algorithmes sont validés par une série de mesures effectuées sur une trentaine de sujets sains. La deuxième partie traite de la transposition du mouvement humain aux robots. Une fois la problématique générale et le processus de transposition définis, le critère d'équilibre des robots marcheurs est présenté. A partir des données du mouvement humain capturé, les trajectoires de référence des pieds et du ZMP sont définies. Une modification de ces trajectoires est ensuite effectuée dans le cas de risque de collision entre les pieds notamment dans le cas de l'exécution d'un slalom. Finallement un algorithme de cinématique inverse, développé pour cette problématique est utilisé pour déterminer les angles articulaires du robot associés aux trajectoires de référence des pieds et du ZMP. Plusieurs applications sur les robots HOAP-3 et HPR-2 sont présentées. Les trajectoires sont validées vis-à-vis du maintien de l'équilibre grâce à des simulations dynamiques du mouvement ainsi que vis-à-vis des limites des actionneurs.

  • Analyse expérimentale des paliers aérodynamiques    - Matta Pierre  -  14 octobre 2009

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    Les paliers aérodynamiques sont utilisés dans des machines de grande précision et de petite taille où se trouvent réunis les grandes vitesses de rotations avec les très faibles jeux. Plusieurs études numériques ont été faites pour déterminer les coefficients dynamiques des paliers à air mais les validations expérimentales sont toujours nécessaires. Un dispositif d'essai a été développé pour tester les paliers à air fonctionnant à une vitesse maximale de 60000 tr/min et sous différentes charges statiques. Les essais ont été faits sur des paliers aérodynamiques circulaires mais le dispositif peut tester d'autres types de paliers. Les excitations dynamiques sont appliquées par deux pots vibrants ou par un marteau d'impact et une méthode d'identification des coefficients dynamiques a été développée. Deux paliers aérodynamiques circulaires de 30 mm et 40 mm de diamètre avec L/D = 1 et un jeu radial de 22 µm ont été testés. Les résultats obtenus pour différentes vitesses de rotation et charges statiques ont été comparés avec le calcul théorique.

  • Lubrification mixte dans les étanchéités dynamiques : application aux garnitures mécaniques d'étanchéité    - Minet Christophe  -  10 juillet 2009

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    Les garnitures mécaniques sont des composants d'étanchéité d'arbres tournants fréquemment rencontrés dans les applications industrielles. Une garniture est constituée de deux surfaces planes annulaires dont le contact est lubrifié par le fluide dont il faut assurer l'étanchéité. Le fonctionnement optimal est obtenu en minimisant à la fois la fuite et l'usure. Cela correspond à une épaisseur de film de l'ordre du micromètre, et à un régime de lubrification mixte. Dans ce cas, le film fluide n'est pas complet et des zones de contact apparaissent. Une analyse bibliographique approfondie a permis de justifier le recours à une approche déterministe pour notre étude. Cela nécessite de caractériser correctement les surfaces rugueuses et de pouvoir les reproduire par simulation numérique. Une étude métrologique a été menée sur des échantillons de garnitures mécaniques à plusieurs stades de fonctionnement. Ainsi, les valeurs des paramètres statistiques de la rugosité de ces surfaces ont pu être déterminées. Un modèle numérique de génération de surface rugueuse non Gaussienne a été développé. Un modèle d'écoulement déterministe de la lubrification mixte des garnitures mécaniques est ensuite présenté. Il inclut la cavitation dans le fluide et le contact normal hertzien des aspérités. La résolution de l'équation de conservation du débit est entreprise au moyen de la méthode des volumes finis. Une étude paramétrique a été réalisée pour quatre surfaces statistiquement équivalentes et représentatives d'un état de surface rodé. Le modèle met en évidence la génération de portance due à la rugosité, bien que les surfaces moyennes soient planes et parallèles. Des courbes de Stribeck...

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