Méthode de décomposition par sous-domaines et intégrales de frontières application à l'étude du contact entre deux solides déformables

Not availableCe mémoire a pour objectif la modélisation du problème de contact avec frottement par une technique de décomposition couplée aux éléments frontières. La méthode de décomposition offre l'avantage de traiter le problème sur chaque solide séparément, ce qui diminue sensiblement la taille des systèmes à résoudre. Le contact étant régi par des conditions portant uniquement sur l'interface, la méthode du complément de Schur, technique de décomposition sans recouvrement, est particulièrement bien adaptée. Dans ce cas, seules les informations à l'interface sont transmises d'un sous-domaine à l'autre. Ceci nous conduit naturellement à l'associer à la méthode des éléments frontières. En effet, celle-ci nécessite simplement la discrétisation des frontières des solides. De plus, les déplacements et les contraintes à la frontière sont calculés directement et de façon plus précise qu'avec les éléments finis. Ce travail s'est concrétisé par la mise au point de trois codes de calculs sur micro-ordinateur : _ un code d'éléments frontières. Il se compose d'un mailleur et d'un solveur, traitant des structures planes en élasticité classique. Nous le testons avec succès par la résolution de problèmes de référence. Nous comparons ses performances à celles d'autres logiciels d'éléments finis et d'éléments frontières, _ un code de décomposition. Il met en œuvre une variante de la méthode d'Hennizel. Il se compose d'un solveur, traitant des structures planes constituées de plusieurs matériaux en élasticité classique, _ un code de résolution du contact. Il résout le problème du contact bilatéral ou unilatéral avec frottement de Coulomb entre deux solides déformables. Nous appliquons ce logiciel à l'étude de l'indentation d'un support par un poinçon plat et une bille. Dans ce dernier cas, nos résultats sont conformes à la théorie d’Hertz et en accord avec la solution analytique de Spence

Méthode de décomposition par sous-domaines et intégrales de frontières application à l'étude du contact entre deux solides déformables

Not availableCe mémoire a pour objectif la modélisation du problème de contact avec frottement par une technique de décomposition couplée aux éléments frontières. La méthode de décomposition offre l'avantage de traiter le problème sur chaque solide séparément, ce qui diminue sensiblement la taille des systèmes à résoudre. Le contact étant régi par des conditions portant uniquement sur l'interface, la méthode du complément de Schur, technique de décomposition sans recouvrement, est particulièrement bien adaptée. Dans ce cas, seules les informations à l'interface sont transmises d'un sous-domaine à l'autre. Ceci nous conduit naturellement à l'associer à la méthode des éléments frontières. En effet, celle-ci nécessite simplement la discrétisation des frontières des solides. De plus, les déplacements et les contraintes à la frontière sont calculés directement et de façon plus précise qu'avec les éléments finis. Ce travail s'est concrétisé par la mise au point de trois codes de calculs sur micro-ordinateur : _ un code d'éléments frontières. Il se compose d'un mailleur et d'un solveur, traitant des structures planes en élasticité classique. Nous le testons avec succès par la résolution de problèmes de référence. Nous comparons ses performances à celles d'autres logiciels d'éléments finis et d'éléments frontières, _ un code de décomposition. Il met en œuvre une variante de la méthode d'Hennizel. Il se compose d'un solveur, traitant des structures planes constituées de plusieurs matériaux en élasticité classique, _ un code de résolution du contact. Il résout le problème du contact bilatéral ou unilatéral avec frottement de Coulomb entre deux solides déformables. Nous appliquons ce logiciel à l'étude de l'indentation d'un support par un poinçon plat et une bille. Dans ce dernier cas, nos résultats sont conformes à la théorie d’Hertz et en accord avec la solution analytique de Spence

Impacts created on various materials by micro-discharges in heptane: Influence of the dissipated charge

International audienceModes of energy dissipation in impacts made on various materials (Al, Cu, Fe, and Si) by discharges in heptane are investigated for micro-gap conditions. Bulk metals and thin films of 300 nm in thickness deposited on silicon wafers are used as samples. Positive high voltage pulses with nanosecond rise times make it possible to isolate a single discharge and to study the way the charge delivered by the power supply is transferred to the larger electrode (the sample) in a pin-to-plate configuration. The diameter of the impacts created by the plasma varies linearly versus the charge raised at a power close to 0.5. However, the exact value of the power depends on the material. We also show how the impact morphologies change with the applied charge. At high charges, the diameters of impacts on thin films behave as those made on silicon. At low charges, they behave as the bulk material. Finally, we show that the energy dissipated in impacts is below a few percent. [http://dx.doi.org/10.1063/1.4780786

Interaction of discharges with electrode surfaces in dielectric liquids: application to nanoparticle synthesis

International audienceDischarge-surface interaction in liquids includes many phenomena which are reviewed in this work. This is used to examine results in the area of nanoparticle synthesis and to propose a general sketch of formation mechanisms

Dynamics of bubbles created by plasma in heptane for micro-gap conditions

International audienceThe determination of the initial pressure at the bubble wall created by a discharge in heptane for micro-gap conditions cannot be determined straightforwardly by modeling the time-oscillations of the bubble. The resolution of the Gilmore equation gives the same solutions beyond 1 mu s typically for various sets of initial parameters, making impossible the determination of the initial pressure at the bubble wall. Furthermore, the very first instant of the bubble formation is not easily accessible at very short time scales because of the plasma emission. Since the pressure waves propagate in the liquid, it is much easier to gain information on the first instants of the bubble formation by studying the pressure field far from the emission source. Then, it is possible to deduce by modeling what happened at the beginning of the emission of the pressure waves. The proposed solution consists in looking at the oscillations affecting another bubble located at least twice farther from the interelectrode gap than the maximum radius reached by the discharge bubble. The initial plasma pressure can be determined by this method

Characteristics of argon and helium plasmas created by microwave discharges at atmospheric pressure

International audienc

From curbside collection back into bottles: contaminants and their levels in the recycling of PET

Abstract not available

Microwave plasmas at atmospheric pressure: New theoretical developments and applications in surface science

International audienc

Interaction of micro-discharges in heptane with metallic multi-layers

International audienceInteraction of discharges in heptane with magnetron-sputtered thin films made of aluminum, copper or iron is studied in a pin-to-plate configuration. The behavior of discharges on thin films can be used to better understand the interaction of discharges with given surfaces and it might also improve the reproducibility of the impacts in order to better control their shape. Single layers and bilayers of metals are characterized after impact by SEM, AFM, micro-EDX and nano-SIMS analyses. Discharges last typically for a few hundreds of nanoseconds and dissipated energies range between 1 and 100 mJ. We show that at low impact energy, copper and aluminum are heated and stretched by surface stress. At intermediate energy, melting occurs, leading to the synthesis of external beads by Marangoni's convection. At high energy, the shape of the impact is defined by the pressure release when the discharge stops. When iron is deposited onto silicon, dewetting is an important mechanism. The columnar structure of the deposit may have two distinct roles. On the one hand, gases trapped in intercolumnar boundaries can produce tiny holes. On the other hand, the shock wave can abrade the outermost and less cohesive part of the film if it is made of columns separated by large porosities

Influence of Thermoelectric Properties and Parasitic Effects on the Electrical Power of Thermoelectric Micro-Generators

Heat recovery systems based on thermoelectric micro-generators (µ-TEGs) can play a significant role in the development of wireless, energetically autonomous electronics. However, to date, the power density recovered for low temperature differences using µ-TEGs is limited to a few micro-watts or less, which is still insufficient to power a wide-range of wireless devices. To develop more efficient µ-TEGs, material, device and system requirements must be considered simultaneously. In this study, an innovative design of an in-plane µ-TEG integrating bismuth telluride forming sinusoidal-shaped trenches is reported. Using 3D numerical modelling, the influence of boundary conditions, parasitic effects (electrical and thermal contact resistances), and transport properties of thermoelectric materials on the output power of these µ-TEGs are investigated in detail for a small temperature difference of 5 K between the hot and cold sources. Compared to wavy-shaped trenches, this novel shape enables enhancing the output power. The results show that either the thermal conductivity or the Seebeck coefficient of the active n- and p-type semiconductors is the key parameter that should be minimized or maximized, depending on the magnitude of the parasitic effects