INTELLIGENCE ARTIFICIELLE (suite)
C. Kane – Optimisation topologique de formes par algorithmes génétiques TOPOLOGY OPTIMISATION THROUGH GENETIC ALGORITHMS
ARTICLES LIBRES
R. Dekiouk – Evolution conjointe de la tenacité et de la dimension fractale de la surface de rupture d’un polycarbonate avec la vitesse de sollicitation MUTUAL EVOLUTION OF THE THOUGHNESS AND THE FRACTAL INDEX OF THE FRACTURE SURFACE OF A POLYCARBONATE WITH LOADING RATE R. Persianoff – Etude du contact d’un anneau élastique sur une surface rigide
EXPERIMENTAL STUDY ON AN ELASTIC RING CONTACT ON A RIGID SURFACEJ.C. Dumas – Un modèle de comportement élasto-plastique en milieu poreux : le modèle HYPERCAMB - AN ELASTOPLASTIC BEHAVIOUR MODEL FOR A POROUS MEDIUM: THE HYPERCAMB MODEL
J. Vincent – Contrôle actif optimal en mécanique: étude de quatre synthèses et leurs extensions ACTIVE OPTIMUM CONTROL IN MECHANICS: STUDY OF 4 SYNTHESES AND DEVELOPMENT
P. Lyonnet – Essais accélérés en mécanique. Théorie BAYESIENNE et loi du min. Applications industrielles RAPID RELIABILITY TESTS IN MECHANICS USING THE BALEYSIAN THEORY A . Vali – Etat des contraintes résiduelles en usinage assisté laser EFFECTS OF LASER ASSISTED MACHINING ON THE RESIDUAL STRESSES M. Sidahmed – Panorama des méthodes d’analyse et de diagnostic des machines tournantes ANALYSIS AND DIAGNOSTIC METHODS FOR ROTATING MACHINERY G. Lovat – Diagnostic acoustique d’une électro-pompe à l’aide d’une méthode simplifiée de calcul du rayonnement acoustique à partir de données vibratoires ACOUSTICAL DIAGNOSTIC OF A MOTOR-DRIVEN PUMP BASED ON A SIMPLIFIED CALCULATION OF THE ACOUSTIC RADIATION USING ACCELERATIONS
V. Chen – Expertise des roulements coniques auto-matisée par l’analyse d’image CONIC ROLLINGS AUTOMATED INSPECTION BY IMAGE ANALYSIS Résumés/Abstracts
C. Kane – M. Schoenauer
Centre de Mathématiques Appliquées- Ecole Polytechnique - F- 91128 Palaiseau Cedex
Cet article complète le numéro 1997-2 consacré à Mécanique et intelligence artificielle
OPTIMISATION TOPOLOGIQUE DE FORMES
PAR ALGORITHMES GENETIQUES
Le travail présenté dans ce papier est centré sur le problème de l'optimisation topologique des formes, et utilise la méthode des algorithmes génétiques. Une population de formes évolue selon le principe darwinien Les plus adaptés survivent} la fonction d'adaptation poussant les individus de cette population vers les structures optimales. Nous montrons la flexibilité de cette approche, qui permet d'obtenir des résultats hors de portée des algorithmes standard du domaine ; le prix à payer est un coût de calcul important. Ainsi, plusieurs solutions quasi-optimales peuvent être obtenues pour le même problème ; l'optimisation peut être faite en respectant des contraintes sur plus d'un chargement ; le chargement peut être appliqué sur la frontière inconnue de la structure finale (comme par exemple pour l'optimisation d'un dôme sous-marin) ; enfin, cette méthode peut être appliquée à tout type de matériau et à tout modèle mécanique, ainsi qu'en attestent les résultats en élasticité non-linéaire, les premiers du genre à notre connaissance. Les clés de ces succès sont des adaptations de la méthode générale des algorithmes génétiques au problème posé. Tout d'abord, des opérateurs génétiques spécialisés ont été utilisés à la place des opérateurs standard. Ensuite, la fonction d'adaptation a du être modifiée après que les premiers résultats utilisant le modèle de l'élasticité en grands déplacements eurent conduit à des résultats non-viables : une contrainte sur le champ de contraintes mécaniques a été incorporée à la fonction d'adaptation.
TOPOLOGY OPTIMISATION THROUGH GENETIC ALGORITHMS
Structural topology optimization is addressed through Genetic Algorithms. A set of designs is evolved following the Darwinian survival-of-fittest principle. This approac demonstrates high flexibility, and breaks many limits of standard optimization algorithms, in spite of the heavy requirements in term of computational effort. Alternate optimal solutions to the same problem can be found. Structures can be optimized with respect to multiple loadings. The prescribed loadings can be applied on the unknown boundary of the solution, rather than on the fixed boundary of the design domain. Different materials as well as different mechanical models can be used, as witnessed by the first results of Topological Optimum Design ever obtained in the large displacements model. But these results could not have been obtained without careful specific handling of the specific aspects of topological genetic optimization. First, specific genetic operators were introduced. Second, special attention was paid to the design of the objective function. The nonlinear geometrical effects of the large displacement model lead to non viable solutions, unless some constraints are imposed on the stress field.
J. Vincent(*) – M. Ichchou(**) – L. Jezequel (**)
- SNCF Direction de l Recherche - 45 rue de Londres F- 75379 Paris Cedex
- ** Ecole Centrale de Lyon - LMS - F-69131 Ecully Cedex
CONTROLE ACTIF OPTIMAL EN MECANIQUE: ETUDE DE QUATRE SYNTHESES ET LEURS EXTENSIONS
Quatre approches fondamentales au problème de recherche d'un contrôle actif optimal, pour un système mécanique invariant dans le temps, sont ci-après exposées: méthodes LQG et LQG/LTR, synthèses H2 et Hµ. Cet article privilégie l'analyse des similitudes et des différences entre les méthodes, les hypothèses requises sur les perturbations et la reconstruction d'état, la qualification de la performance et de la robustesse du contrôle. Ce sont ces hypothèses initiales, plus que tout autre espoir de gain, qui doivent influencer le choix du chercheur dans sa quête du contrôleur le meilleur. Nous proposons, en extension, d'utiliser indifféremment ces lois pour l'obtention d'un contrôle typique en mécanique : le contrôle semi-actif.
ACTIVE OPTIMUM CONTROL IN MECHANICS: STUDY OF 4 SYNTHESES AND DEVELOPMENT
This article is about four main syntheses used to build an active optimum control for Linear Time Invariant systems: Linear Quadratic Gaussian, Linear Quadratic Gaussian with Loop Transfer Recovery, H2-norm Synthesis and Hµ -norm Synthesis. Similarities and differences between methods have been exposed : hypotheses on excitation, on estimation; qualification of robustness and performance... These initial hypotheses should have a greater influence upon choices of engineers in their quest of the bestcontroller. To conclude, authors note that any law may be used to implant a typical control in mechanics: semi-active control.
R. Dekiouk – F. Bouygue – G. Pluvinage – Z. Azari
Laboratoire de Fiabilité Mécanique - Université de Metz -
ENIM - Ile de Saulcy F- 5704 MetzEvolution conjointe de la tenacité et de la dimension fractale de la surface de rupture d’un polycarbonate avec la vitesse de sollicitation
La dimension fractale de la surface de rupture d'un polycarbonate dans la zone miroir ou zone d'amorçage de la rupture a été mesurée par la méthode spectrale. Parallèlement la ténacité de ce polymère et plus précisément la valeur du travail essentiel de rupture a été déterminée.
Il est montré que dans ce cas la dimension fractale de la surface de rupture diminue avec l'augmentation de la ténacité.
L'étude de l'influence conjointe de la vitesse de déformation sur ces deux paramètres a permis de mettre en évidence une transition liée à un changement du comportement rhéologique.
The fractal index of the fracture surface of a polycarbonate in the mirror zone or fracture initiation zone has been determined by the spectral method. In the same time the fracture toughness of this polymer, the essential work of fracture has been measured.
It can be seen that the fractal index decreases with the increasing of the fracture toughness.
The study of the mutual influence of loading rate on these two parameters shows a transition connected with a change in the rheological behaviour.
R. Persianoff – P. Ray – C Bonthoux
Laboratoire de Recherches et Applications en Mécanique Avancée
Institut Français de Mécanique Avancée et Université Blaise Pascal
Campus des Céseaux BP 256 F- 63175 Aubière cedex
Etude du contact d’un anneau élastique sur une surface rigide
Le présent travail concerne la mise au point et l'exploitation d'une étude expérimentale sur le contact d'un anneau élastique sur une surface rigide. Il doit aboutir à l'obtention de résultats expérimentaux qui serviront à valider des algorithmes de calculs dans les problèmes de contact. L'anneau utilisé pour cette étude est réalisé à partir d'une bande métallique. Celui-ci est appuyé sur un plan rigide par une machine de traction-compression dont le capteur force intégré nous permet de connaître à chaque instant l'effort appliqué pour une valeur de déplacement vertical imposé. La stabilité du chargement est assurée par une pièce métallique en forme de V Les déformations à la circonférence de l'anneau sont mesurées par des jauges régulièrement réparties. La répartition de la pression de contact est déterminée par un procédé original qui consiste en l'utilisation de trois capteurs forces piézo-électriques placés sur la largeur de l'anneau. Cette disposition nous permet tout d'abord d'assurer la verticalité de l'anneau durant sa sollicitation et surtout, en les déplaçant régulièrement sous l'anneau, de déterminer l'évolution et la valeur du champ de pression au contact ainsi que la longueur de cette surface de contact.
Experimental study on an elastic ring contact on a rigid surface
The present work concerns the finalisation and the exploitation of an experimental study on an elastic ring contact on a rigid surface. It must lead to the achievement of a model which will be used to validate calculation algorithms in contact problems. The ring used in this study is realised from a metallic strip. This one is pushed against a rigid plan by a traction-compression machine whose the integrated force transducer allows us to know at every moment, the applied force for an imposed vertical displacement value. The loading stability is maintained by a metallic shaped-"V" piece. The strains on the ring circumference are measured by strain gages regularly placed. The contact pressure distribution is determined by an original process which consists in the used of three piezo-electric force transducers put along the ring width. This layout allows us first of all, to maintain the ring verticality during his loading and above all, by regularly moving them, to determine the contact pressure evolution and value as the length of this contact surface.
J.C. Dumas (*) – JM Favier (**)
(*) CISI Centre d'Etudes de Cadarache F-13018 St Paul lez Durance cedex
CEA/DAM/CESTA BP 2 F- 33114 Le Barp
Un modèle de comportement élasto-plastique en milieu poreux : le modèle HYPERCAMB
Un nouveau modèle de simulation du comportement d'un matériau poreux fortement sollicité est ici présenté. Ce modèle repose sur l'utilisation des principes généraux de la thermodynamique des milieux continus d'une part, et d'autre part, sur le modèle spécifique de CAMBRIDGE caractérisant un comportement thermo-poro-élastoplastique. Ce modèle est adapté à un milieu poreux à espace interstitiel vide de fluide. Il a été incorporé dans un code lagrangien monodimensionnel de dynamique rapide et couplé aux lois de conservations usuelles. Les tests ont mis en évidence son caractère opérationnel dans le contexte des chocs forts en restant en dessous de la limite de fusion de la matrice. En particulier, la capacité du modèle à rendre compte d'un compactage total du poreux a été prouvée.
An elastoplastic behaviour model for a porous medium: the
HYPERCAMB model
A new simulation model of the behaviour of a heavily stressed porous material is presented here. This model is based on the utilization of continuum mechanics general principles on the one hand, and, on the specific Cambridge model which characterizes a thermoporoelastoplastic behaviour on the other hand. This model fits in with a porous medium with a fluid free interstitiel space. It has been incorporated within a lagrangien monodimensional rapid dynamics code and coupled with the commonconservation laws. Tests showed its operational state in a strong shock context while remaining below the fusion limit matrix.
Particularly the model's ability to account for a total compaction of a porous material was proved.
P. Lyonnet – Hhamdi
Laboratoire TSI de l'Ecole nationale d'Ingénieurs F-42000 Saint Etienne
Essais accélérés en fiabilité mécanique par l'utilisation conjointe des essais en groupe et des méthodes BAYESIENNES. Applications industrielles
Lors des études de fiabilité de composants mécaniques nouveaux, on est conduit à partir d'essais de laboratoire à démontrer la bonne tenue endurée de vie de ces éléments. Mais, ceci doit souvent être réalisé dans un temps très court. A partir de la rapidité des résultats, des gains importants apparaîteront, réduction du coût des essais, meilleure compétitivité, etc...L'intérêt de l'utilisation d'essais dits accélérés est donc une bonne solution, cependant dans le domaine de la mécanique ces techniques sont peu développées. Cette note présente une méthode de traitements s'appuyant sur des théories statistiques évoluées, "loi du minimum", théorie bayésienne et retours d'expériences.
RAPID RELIABILITY TESTS IN MECHANICS USING THE BALEYSIAN THEORY
When new mechanical components are submited to reliability tests, their life was to be assessed. This must be done in very short time. Such benefits as lower test cost and better competitiveness depend upon the speed with which the results can be obtained.The advantages of "accelerated" results are obvious, and yet in the field of mechanics such methods are still relatively incommon. This paper presents a method of treatment based on advanced statistical theories, "the minimum law", the Bayesian theory and experimental data.
A.Vali (*)–JP Longuemard (*)– G Marot (*)– J Litwin(**)
- Ecole centrale de Paris, LPI F-92295 Châtenay Malabry
- ** Cégep de St Laurent 625 Bd Ste Croix C- Québec H41 3X7
Etat des contraintes résiduelles en usinage assisté laser
Les contraintes résiduelles sont d'un grand intérêt pour l'amélioration du comportement des pièces mécaniques. L'optimisation de ces contraintes résiduelles permet d'avoir une meilleure tenue en service des pièces mécaniques en fatigue et à la corrosion. Sur ces derniers points la diminution de poids peut être considérable ce qui est susceptible d'intéresser les industries automobile, aéronautique, aérospatiale, de haute technologie etc.
Cet article présente l'effet d'usinage assisté laser sur l'état des contraintes résiduelles. Elles sont mesurées par la méthode de diffraction des rayons X sur des pièces usinées par assistance laser et classiquement. Les résultats obtenus sont comparés avec ceux correspondant à l'état initial des contraintes résiduelles dans la pièce brute. Cette étude montre qu'il est possible de contrôler la répartition des contraintes résiduelles dans la pièce dans le sens souhaité par le procédé d'usinage assisté laser.
EFFECTS OF LASER ASSISTED MACHINING
ON THE RESIDUAL STRESSES
The residual stresses have a considerable importance in the behaviour of the mechanical workpieces. The improvement of these residual stresses allows the improvement of the resistance of the mechanical workpieces and increases the resistance against fatigue crack and corrosion. These two parameters give rise to a considerable decrease in weight which is very desirable in the
automobile industry, aeronautical engineering, aerospace, high technology etc. This paper presents the effects of Laser Assisted Machining (LAM) on the residual stresses. These residual stresses were measured by X-ray diffraction. The measurements were carried out on the workpieces machined by laser assisted machining and conventional machining. The obtained results were compared with initial residual stresses in the workpieces.This paper shows that it is possible to control the residual stress distribution in the workpieces by the laser assisted machining.
Université de Technologie de Compiègne BP 529 -F-60205 Compiègne cedex
Panorama des méthodes d’analyse et de diagnostic
des machines tournantes
Cet article présente différentes techniques pour le diagnostic acoustique et vibratoire des machines tournantes -- les techniques non paramétriques (Fourier, temps-fréquence, cyclostationnarité, ondelettes) -- les techniques paramétriques à base de modèles (modèles des signaux et des systèmes) -- et enfin les techniques de reconnaissance de formes. Ces différentes approches sont présentées et discutées en référence à des travaux concernant les machines tournantes et électriques en particulier.
ANALYSIS AND DIAGNOSTIC METHODS FOR ROTATING MACHINERY
In this paper, we present various techniques used for the diagnostic of rotating machines using acoustical and vibratory methods -- non parametric techniques (Fourier, non-stationnary analysis :time-frequency, cyclostionnarity, wavelets) -- parametric techniques, ie, model based techniques -- and finally pattern recognition based techniques. These approaches are presented and discussed in the specific frame of rotating and electrical machines applications.
G. Lovat – T. Loyau - J.L. Barbry
Institut national de recheche et de sécurité BP 27 F-Vandoeuvre Cedex
Diagnostic acoustique d’une électro-pompe à l’aide d’une méthode simplifiée de calcul du rayonnement acoustique à partir de données vibratoires
Cet article présente une méthode pour le calcul simplifié du rayonnement acoustique d'une structure industrielle connaissant son niveau vibratoire. Cette méthode peut permettre soit de déterminer la puissance acoustique totale, soit d'identifier et de hiérarchiser les surfaces rayonnantes. Le calcul du rayonnement acoustique utilisé est basé sur des simplifications dont les domaines d'utilisation sont fonctions de la longueur d'onde acoustique, des dimensions de la structure et de la position du point d'écoute. Cette méthode est appliquée au cas d'une électro-pompe insérée dans une boucle hydraulique et soumise à ses excitations naturelles. La hiérarchisation des différentes sources acoustiques à partir des niveaux vibratoires a pu être effectuée et l'intérêt de la méthode a pu ainsi être démontré.
A simplified method for the calculation of the acoustic radiation of an industrial structure using its vibrating velocity is presented in this article. This method can be used either for the calculation of the total acoustic power of the machine or for the identification of its main radiating surfaces. Simplification involves taking the following physical quantities into consideration : the acoustic wavelength, the dimensions of the machine and the distance between the structure and the point of reception. This method was applied to a motor-driven pump inserted in a hydraulic test bench. The excitation was due to mechanical forces and fluid circulation. The acoustic contribution of the several sources has been well established and the interest of the method has been so highlighted.
V. Chen (*) – A. Le Meur(*) - A. Ploix (*) A Rocher (**)- M. Roussel(*)
- Laboratoire de traitement d'images BP 396 F- 10026 Troyes
- ** Etablissement industriel de maintenance du matériel
2 rue Aristide Braiand F-10100 Romilly sur Seine
Expertise des roulements coniques auto-matisée par l’analyse d’image
Nous proposons dans cette communication d'agencer quelques méthodes d'investigation des défauts de roulement afin de soutenir la production, d'augmenter la sécurité et la qualité vers le zéro-défaut. Les roulements étudiés concernent des essieux utilisés sur le matériel roulant de la SNCF (Société Nationale des Chemins de Fer Français). Le système d'aide à l'expertise de roulements que nous avons developpé est basé sur des connaissances a priori des roulements à contrôler et l'analyse d'image qui est l'alternative proposée en raison du diagnostic employé essentiellement visuel et tactile. Différents types d'avaries qui interviennent sur des pièces et organes mécaniques du roulement sont analysés et caractérisés. Les résultats obtenus démontrent l'aptitude de la vision artificielle à répondre aux objectifs demandés visant à la maintenance curative des roulements.
Conic rollings automated inspection by image analysis
Some analysis technics of rolling defects are set up in order to support the equipment production,increase the security and the quality toward the faultness feature. The worked bearings are axle-trees used on the SNCF company rolling material. The expert system developped in this paper is based on a prior knowledge of control bearing and the image processing which is the proposed choice owing to diagnosis feature essentially visual and touch examination. Various failures features which happen on mechanic matters and components of rolling are examinated and characterized. The obtained results prove the artificial vision ability to answer asked focuses intended for the recover maintenance of the rollers bearing.
