Academic literature on the topic 'Prédiction de rugosité'

La matière organique (MO) est un élément important de la fertilité des sols cultivés. Les mesures de réflectance ont déjàété utilisées avec succès pour prédire la teneur en carbone organique (CO) des sols agricoles, soit au laboratoire surdes échantillons de sols séchés, soit directement au champ à l'aide de spectro-radiomètres de terrain ou grâce à desimages satellitaires. Cette étude propose une méthode de prédiction spatialisée du CO des sols, à partir d'imageriedrone. Une parcelle agricole de 13 ha « la Grande Borne », située dans la plaine de Versailles (78), a été suivie en avril2013, peu avant le semis alors qu'elle était encore en sol nu. Le drone AIRINOV® utilisé était équipé de la caméramultispectrale quadri-bande multiSPEC 4C® (550nm, 660nm, 735 nm et 790 nm) et évoluait à une altitude de 150 m.Vingt-trois placettes de contrôle au sol, réparties dans la parcelle, ont été délimitées par des cibles géolocaliséescentimétriquement par DGPS et ont fait l'objet de mesures synchrones au vol drone : mesures spectrales de terrain(ASD FieldSpec 3®), mesures de rugosité par une méthode photogrammétrique, prélèvements d'échantillons de solpour analyse de la composition chimique et de la teneur en eau. Les images obtenues d'une résolution de 15cm ont étégéoréférencées avec une précision infra-pixellaire. Les spectres de terrain ont été agrégés sur les bandes spectrales de2la multiSPEC® 4C afin de valider par régression linéaire la qualité des données de réflectance du drone. Les Robtenus, entre 0,8 et 0,9 selon les bandes, ainsi que l'erreur comprise entre 1 et 3% en réflectance, ont montrés lafiabilité du capteur multiSPEC 4C®. La teneur en CO a ensuite été estimée par régression des moindres carrés partiels(PLSR) à partir des mesures spectrales sur les 23 placettes. L'erreur quadratique moyenne de validation croisée(RMSECV) par la méthode LOO (Leave One Out) était de 1,97 g de CO par kg de sol. Un second modèle intégrant lacorrection des effets de l'humidité et de la rugosité sur la réflectance, a permis d'améliorer la qualité de la prédiction de18% avec une RMSECV de 1,61 g/kg. Le modèle a enfin été spatialisé sous SIG et comparé à de simples interpolationsspatiales des analyses de sol.

Une méthodologie originale, prenant en compte la présence de lubrifiant lors du laminage à froid, est développée pour mieux contrôler la rugosité finale de la bande. Pour alimenter ce modèle, il est indispensable de connaître la rhéologie de l’acier de la bande ainsi que celle de la couche grenaillée. Elle est déterminée par une méthode inverse couplant MEF et des essais de Vickers. Pour permettre de déterminer le comportement à la déformation plastique, une relation entre les conditions mécaniques de contact est établie à partir du modèle éléments finis. Le modèle de laminage à froid est composé de la bande avec ses aspérités, du lubrifiant et du cylindre de travail. Les aspérités de la bande sont modélisées en 2D (forme de trapèze) en créant des vallées et des plateaux. Un couplage fluide-structure fort est proposé pour étudier l’écrasement des aspérités de la bande d’acier lors du laminage à froid. D’abord la pression du fluide est obtenue en utilisant un modèle fluide-structure. Elle est hydrostatique. Ensuite, l’effet dynamique du débit de fluide est ajouté en mettant à jour le volume. Il est obtenu en utilisant l’équation de Reynolds locale. Le lubrifiant circule à travers la rugosité secondaire des plateaux des aspérités. Donc, le volume du lubrifiant emprisonné et sa pression sont mis à jour dans le modèle de laminage à froid. Le long des calculs, l’aspérité se déforme de l’entrée à la sortie avant de prendre sa forme finale. Les paramètres globaux tels que la traction, la contre-traction, les vitesses sont pris en compte ainsi que les comportements rhéologique (fluide, solide) et tribologique. La méthodologie proposée est appliquée pour déterminer le profil de surface de la bande après le laminage à froid. Elle permet de déterminer les conditions du laminage à froid plus adaptées pour mieux contrôler la rugosité finale de la bande
An original methodology, which takes into account the presence of lubricant during cold rolling, is developed in order to reduce friction and to better control workpiece final roughness. To supply this model, it is essential to know the rheology of the strip as one of the blasted layer. It is given by an inverse methodology using FEM and Vickers test. To make it possible to determine plastic deformation behaviour, a relation between the mechanical conditions of contact is established from the finite elements model. The cold rolling model involves the strip with its asperities, the lubricant and the working roll. The strip asperities are modelled in 2D (trapezoidal shape) forming valleys and plateaus. A fluid-structure strong coupling is proposed to study the flattening of steel strip asperity during a cold rolling sequence. First the fluid pressure is obtained using a fluid structure model. This pressure is hydrostatic one. Then the dynamic effect of the fluid flow is added using an updating of the volume. This is obtained using local Reynolds’ equation. The lubricant flows through the secondary roughness of the top of the asperities. Thus, the volume of lubricant trapped and its pressure are updated on the cold rolling model. During computations, the asperity is deformed from the entry to the exit to obtain its final shape. Global parameters such as front, back tensions, speeds are taken into account but also rheological (fluid, solid) and tribological behaviours. The proposed methodology is applied to determine the strip surface profile after rolling. It makes it possible to determine the conditions of the cold rolling more adapted to better control strip final roughness

Le toilage appartient à la famille des procédés de finition – superfinition abrasives. Il permet d’obtenir des surfaces ayant une très bonne rugosité. En outre, il s’agit d’une très bonne alternative pour la production à grande échelle, car c’est un procédé très efficace et stable. Malheureusement, le toilage reste un procédé difficile à optimiser et nécessite de nombreux essais avant de trouver les conditions optimales. La modélisation numérique du procédé de toilage est donc une excellente alternative aux optimisations empiriques qui prennent beaucoup de temps. Ce travail propose des méthodes de modélisation pour prédire la rugosité générée par le procédé de toilage. Après une campagne expérimentale visant à comprendre l’effet des paramètres du toilage sur l’intégrité de surface (rugosité et contraintes résiduelles), l’objectif de la thèse était de construire un modèle capable de prédire les rugosités générées par le procédé de toilage. Un nouveau modèle 3D cinématique a été développé. Le modèle se base sur la description cinématique du procédé de toilage et l’utilisation d’une mesure de toile réelle. Il consiste à simuler le rayage multi passe d’une toile sur une surface. La trajectoire de rayage de la toile est déterminée par la cinématique de toilage et l’interaction entre la toile abrasive et la surface de pièce usinée est supposée parfaite (opérations booléennes). Une première comparaison des rugosités prédites par le modèle et des rugosités expérimentales permet d’identifier les pistes d’amélioration du modèle pour une prédiction de rugosité plus réaliste. Pour tenir compte de la flexibilité du système galet-toile, un traitement numérique des topographies de toile a été proposé. Ce traitement permet d’aligner les grains à la même hauteur. Deux méthodes d’alignement de grains ont été explorées et comparées. L’effet de ces deux méthodes d’alignement sur les résultats de prédiction de rugosité a été étudié. Ceci a été suivi par une étude de sensibilité du modèle vis-à-vis des vitesses cinématiques. Cette étude de sensibilité a permis de conduire à des simplifications du modèle. Ces simplifications permettent de réduire le temps de simulation de 12 heures à moins de 3 minutes. Ainsi, le modèle 2D (adaptation du modèle 3D) a été développé. L’idée du modèle consiste à négliger l’effet du mouvement d’oscillation et de facto de simuler des rayages monodirectionnels. L’effet des paramètres de toilage (taille de grains, force de toilage et dureté de galet) a été étudié. Ensuite, une discussion sur la sensibilité du modèle vis-à-vis des dispersions de toile et des propriétés mécaniques de la pièce a été abordé. Les résultats de simulation permettent d’observer les mêmes tendances expérimentales, par contre les rugosités prédites sont plus faibles que les rugosités expérimentales. Ces observations ouvrent vers des pistes d’amélioration du modèle, à travers l’amélioration de la compréhension et la modélisation de l’indentation entre la toile et la pièce durant le procédé de toilage. Enfin, ce travail de thèse traite de la caractérisation de la tenue en fatigue (expérimentalement) en flexion rotative des éprouvettes obtenues par tournage dur et par tournage dur + toilage
The belt finishing belongs to the family of abrasive finishing processes. It allows obtaining surfaces with a very good roughness. Moreover, it is a very good alternative for large-scale production, as it is a very efficient and stable process. Unfortunately, belt finishing remains a difficult process to optimize and requires many trials before finding the optimal conditions. Therefore, numerical modeling of the belt finishing process is an excellent alternative to time-consuming empirical optimizations. This work proposes modeling methods to predict the roughness generated by the belt finishing process. After an experimental campaign aimed at understanding the effect of belt finishing parameters on surface integrity (roughness and residual stresses), the objective of the thesis was to build a model capable of predicting the roughness generated by the belt finishing process. A new 3D kinematic model was developed. The model is based on the kinematic description of the belt finishing process and the use of a real abrasive belt measurement. It consists in simulating the multi-pass scratching of a belt on a surface. The scratching trajectory of the abrasive belt is determined by the kinematics of the process, and the interaction between the abrasive belt and the machined surface is assumed perfect (Boolean operations). A first comparison of the roughness predicted by the model and the experimental roughness allows us to identify ways to improve the model for a more realistic roughness prediction. In order to take into account the flexibility of the roller-abrasive belt, a numerical treatment of the abrasive belt topographies was proposed. This treatment allows aligning the grains at the same height. Two grain alignment methods were explored and compared. The effect of these two alignment methods on the roughness prediction results was studied. This was followed by a sensitivity study of the model with respect to kinematic velocities. This sensitivity study led to simplifications of the model. These simplifications allow reducing the simulation time from 12 hours to less than 3 minutes. Thus, the 2D model (adaptation of the 3D model) was developed. The idea of the model is to neglect the effect of the oscillation movement, then to simulate unidirectional scratching. The effect of belt finishing parameters (grain size, toiling force and pebble hardness) was studied. Then, a discussion of the sensitivity of the model with respect to the abrasive belt dispersions and the mechanical properties of the part was addressed. The simulation results show the same experimental trends, but the predicted roughness is lower than the experimental roughness. These observations open the way to improvement of the model, through the improvement of the understanding and the modeling of the indentation between the belt and the part during the process of belt finishing. Finally, this thesis deals with the characterization of the fatigue strength (experimentally) in rotational bending of specimens obtained by hard turning and hard turning + sheet metal forming

La thèse propose une nouvelle approche pour prédire le défaut de grippage rencontré lors de la mise en forme des alliages d’aluminium à froid. De nombreuses études expérimentales montrent que ce défaut de grippage est fortement lié aux conditions de contact et de frottement, et est notamment fonction de la rugosité des outils de fabrication. Les modèles permettant de prédire l’apparition de ce défaut sont rares et reposent généralement sur des observables indirects, tel que les champs de pression ou de température, sans prendre explicitement en compte l’influence des facteurs de premier ordre que sont la lubrification et l’état de surface des matériaux en contact. La méthodologie proposée de nos travaux repose sur l’hypothèse que le défaut apparait lorsque la matière de la pièce au voisinage de sa surface de contact atteint un niveau d’endommagement critique. Toutefois, dans une étude précédente, il a été montré que les modèles d’endommagement reposant exclusivement sur la pression hydrostatique, tels que les modèles GTN ou de Lemaitre, n’étaient capable de prédire l’endommagement qu’à condition de modéliser la rugosité des surfaces. Cela conduit à des simulations numériques multi-échelles très couteuses en temps de calcul et incompatibles avec la modélisation de procédés industriels réels. Pour contourner cette difficulté, la présente étude propose d’utiliser des modèles d’endommagement prenant en compte les effets de cisaillement générés par le contact frottant. L’influence de la rugosité repose alors sur un choix pertinent de la loi de frottement. Dans un premier temps, un chapitre bibliographique traite des modèles d’endommagement. Une attention particulière est portée aux modèles utilisant le paramètre de Lode afin de prendre en compte l’effet des contraintes de cisaillement sur l’évolution des variables d’endommagement. Dans un second temps une revue bibliographique des modèles de frottement et de lubrification est présentée. L’étude met notamment en avant les modèles reposant sur une approche mésoscopique de la lubrification, avec la modélisation de l’écrasement des rugosités lors du contact frottant. A l’issue de ces chapitres, le modèle d’endommagement développé de L. Xue et un modèle de lubrification prenant explicitement en compte la valeur des rugosités des surfaces sont utilisés pour prédire le grippage dans différentes configurations de contact. Dans un premier temps cette méthodologie numérique est appliquée à l’étude du procédé d’étirage plan de plaques en alliage d’aluminium 6082-T4. Puis la méthodologie est appliquée à un contact pion/plan sur des plaques en alliage 6082-T6. Enfin un procédé de filage avant de lopins cylindriques est étudiés avec les mêmes outils numériques. Ces différentes configurations sont testées avec ou sans lubrifiant et avec des outils ayant différentes valeurs de rugosités. Les résultats montrent que la procédure proposée permet dans la majorité des cas testés de prédire l’apparition du défaut, que ce soit dans des configurations avec ou sans lubrifiant. Les prédictions sont néanmoins optimistes, les distances de glissement avant l’apparition du grippage numérique étant généralement supérieure aux distances mesurées expérimentalement. Les résultats sont toutefois prometteurs et un certain nombre de perspectives sont présentées afin d’améliorer la précision de la méthodologie proposée
The thesis proposes a new approach to predict the galling defect encountered during cold forming of aluminum alloys. Numerous experimental studies show that this defect is strongly linked to the conditions of contact and friction and is a function of the roughness of the manufacturing tools. Models to predict the appearance of this defect are rare and are generally based on indirect observables, such as pressure or temperature fields, without explicitly taking into account the influence of first-order factors such as lubrication and 'surface condition of the materials in contact. The proposed methodology of our work assumes that the defect appears when the material of the part near its contact surface reaches a critical level of damage. However, in a previous study, it was shown that damage models based exclusively on hydrostatic pressure, such as GTN or Lemaitre models, were only able to predict damage if they model roughness. surfaces. This leads to multi-scale numerical simulations which are very costly in terms of computation time and incompatible with the modeling of real industrial processes. To get around this difficulty, the present study proposes to use damage models considering the shear effects generated by the friction contact. The influence of roughness is then based on a relevant choice of the friction law. First, a bibliographical chapter deals with damage models. Particular attention is paid to models using the Lode parameter to consider the effect of shear stresses on the evolution of damage variables. Secondly, a bibliographical review of friction and lubrication models is presented. The study notably highlights models based on a mesoscopic approach to lubrication, with the modeling of the crushing of roughness during rubbing contact. At the end of these chapters, the damage model developed by L. Xue and a lubrication model explicitly considering the value of surface roughness is used to predict seizure in different contact configurations. Initially, this numerical methodology is applied to the study of the flat drawing process of 6082-T4 aluminum alloy plates. Then the methodology is applied to a pion / plane contact on 6082-T6 alloy plates. Finally, a process for spinning before cylindrical slips is studied with the same digital tools. These different configurations are tested with or without lubricant and with tools having different roughness values. The results show that the proposed procedure allows in most of the cases tested to predict the appearance of the defect, whether in configurations with or without lubricant. The predictions are nevertheless optimistic, the slip distances before the onset of digital seizure being generally greater than the distances measured experimentally. The results are however promising, and several perspectives are presented to improve the precision of the proposed methodology

Le frottement à l’interface des surfaces influence les performances des éléments mécaniques. Le frottement a été étudié expérimentalement dans la plupart des études. Dans ce travail, le frottement est prédit à l'aide d'une simulation numérique dans des conditions de contact rugueux avec une lubrification élastohydrodynamique (EHL). La technique classique Multigrille fonctionne bien pour limiter le temps de calcul et les besoins en mémoire. Cependant, le choix de la grille grossière a une influence importante sur la robustesse du code et son efficacité pour résoudre le problème brut. Dans la première partie de ce travail, une méthode de construction de grille grossière proposée par Alcouffe et al. est implémenté dans le code EHL Multigrille indépendamment du temps. Ensuite ce solveur modifié est étendu aux cas transitoires pour résoudre le problème de contact avec rugosité. La courbe de frottement est généralement représentée en fonction du « ratio », le rapport entre l'épaisseur du film d'huile et la valeur moyenne quadratique de la rugosité de la surface. Cependant, ce paramètre est moins approprié pour tracer les variations de frottement dans des conditions de haute pression (régime élasto piézo-visqueux). Dans la deuxième partie de ce travail, le coefficient de frottement est calculé à l'aide du code EHL modifié pour de nombreuses conditions de fonctionnement ainsi que pour les paramètres d'ondulation de surface. Les résultats de la simulation montrent qu'il n'y a pas de courbe de frottement unique lorsque l'ancien paramètre « ratio »est utilisé. En se basant sur la théorie de la réduction d'amplitude, un nouveau paramètre de dimensionnement qui dépend des conditions de fonctionnement et des paramètres d'ondulation est trouvé, ce qui peut donner une courbe de frottement unique pour les situations de haute pression. Pour les surfaces rugueuses plus complexes, une méthode basée sur la densité spectrale de puissance (PSD) est proposée pour prédire les variations de frottement dans la troisième partie de ce travail. La rugosité artificielle de la surface est utilisée pour tester d’abord la méthode de prédiction rapide. Un bon accord est trouvé entre la simulation numérique complète et cette prédiction rapide. La méthode de prédiction rapide est ensuite appliquée pour analyser la variation de frottement de la rugosité de surface mesurée. Le nouveau paramètre d’échelle et l’augmentation du frottement prédite par la méthode PSD montrent une bonne précision technique pour une utilisation pratique
The friction of interfacial surfaces greatly influences the performance of mechanical elements. Friction has been investigated experimentally inmost studies. In this work, the friction is predicted by means of numerical simulation under an elastohydrodynamic lubrication (EHL) rough contact condition. The classical Multigrid technique performs well in limiting computing time and memory requirements. However, the coarse grid choice has an important influence on code robustness and code efficiency to solve the rough problem. In the first part of this work, a coarse grid construction method proposed by Alcouffe et al. is implemented in the current time-independent EHL Multi-Grid code. Then this modified solver is extended to transient cases to solve the rough contact problem. The friction curve is usually depicted as a function of “lambda ratio”, the ratio of oil film thickness to root-mean-square of the surface roughness. However this parameter is less suitable to plot friction variations under high pressure conditions (piezoviscous elastic regime). In the second part of this work, the friction coefficient is computed using themodified EHL code for many operating conditions as well as surface waviness parameters. Simulation results show that there is no single friction curve when the old parameter "lambda ratio" used. Based on the Amplitude Reduction Theory, a new scaling parameter depends on operating condition and waviness parameters is found, which can give a unified friction curve for high pressure situation. For more complex rough surfaces, a power spectral density (PSD) based method is proposed to predict friction variations in the third part of this work. The artificial surface roughness is employed to test the rapid prediction method firstly. Good agreement is found between the full numerical simulation and this rapid prediction. Then the rapid prediction method is applied to analyze the friction variation of measured surface roughness. Both the new scaling parameter and the friction increase predicted by the PSD method show good engineering accuracy for practical use

Les contributions apportées dans le chapitre sont les suivantes. Premièrement, nous proposons un modèle statistique associé à un champ aléatoire rose fractionnaire afin de caractériser le mur de l'oeil du cyclone et la rugosité de l'oeil (modélisation de texture). Deuxièmement, nous proposons une méthode d'estimation du paramètre de ce modèle de champ fractionnaire rose et de détection de la position spatiale de l'oeil du cyclone. La détection de l'oeil est effectuée par trame d'image, en recherchant la région présentant le plus petit paramètre fractal sous la contrainte que cette region soit entouré par des régions associées à des paramètres d'intensité fractale maximum (mur de l'oeil). Un suivi de l'oeil est aussi proposé sur la base de la méthode de détection de l'oeil, en se focalisant sur une recherche de fenêtre plus serrée et en détectant la position future de l'oeil. Nous construisons une suite chronologique de paramètres associés à chaque position spatiale géoréférencée et décrivons cette suite comme un processus autorégressif à moyenne mobile et intégration fractionnaire (ARFIMA). Le modèle ARFIMA capture les variations statistiques tant à long terme qu'à court terme du processus aléatoire d'intensité fractale du cyclone. L'ouragan Isaac est utilisé comme étude de cas.