Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

Jury MM. LYONNET GABRIEL MARE BOCQUET KAPSA LALLEMENT LIGERON MATHIA ZAHOUANI E

Jury MM. LYONNET GABRIEL MARE BOCQUET KAPSA LALLEMENT LIGERON MATHIA ZAHOUANI ENISE / UMR 5513 ESSTIN [NSA Toulouse Ecole Centrale de Paris CNRS UMR 5513 CETIM LIGERON S.A. CNRS UMR 5513 ENISE / UMR 5513 T.4 46 N° ORDRE 98-25 ANNEE: 1998 THESE présentée devant L'ECOLE CENTRALE DE LYON ECOLE DOCTORALE : MECAMQUE pour obtenir le titre de DOCTEUR Spécialité: MECANIQUE par M. Jean-Christophe AUGE Ingénieur ECL UTILISATION D'UN MODELE A HASARD PROPORTIONNEL POUR ESTIMER LA FIAB1LITE DE COMPOSANTS MECANIQUES MODELISATION DE L'INFLUENCE DE L'ENVIRONNEMENT SUR LA FIABILITE DE VERINS HYDRAULIQUES ET PNEUMATIQUES APPLICATION AUX ESSAIS ACCELERES Soutenue le 19 juin 1998 devant la Commission d'Examen directeur de thèse rapporteur rapporteur Remerciements REMERCIEMENTS Dans le cadre de ce travail je tiens tout d'abord à remercier M. Jacques LALLEMENT, du CETIM, pour le soutien technique et moral qu'il m'a apporté tout au long de mes travaux et M. Patrick LYONNET pour le soutien théorique et universitaire indispensable à tout travail de recherche. Je les remercie pour le temps qu'ils ont consacré tant à mon encadrement qu'à la correction de ce mémoire. Je remercie sincèrement M. GABRIEL et M. MARE qui ont accepté d'être rapporteurs pour ma thèse et ont prêté attention aux travaux développés dans cette thèse. Je remercie chaleureusement M. KAPSA, M. LIGERON, M. MATHIA et M. ZAHOUANI qui ont accepté, malgré toutes leurs activités, d'être membres du jury. Je remercie aussi MM. WARTELLE et LECERF, respectivement chef de mon département et de mon service d'accueil pour m'avoir accueilli au sein de leur structure. Je remercie particulièrement M. LECERF pour le soutien technique et logistique qu'il m'a apporté tout au long de ces trois ans. Je tiens également à remercier tous les membres du service "Actionneurs" pour l'aide qu'ils m'ont apporté pendant la durée de ma thèse et particulièrement M. GAUTIER, qui m'a aidé à concevoir et à réaliser les bancs d'essais, MM. CLOSSON et VANDEN ECKHOUDT, qui m'ont aidé pour le montage et le démontage de composants sur le bancs d'essais et pour le suivi des essais, et enfin M. VILLECROZE, qui m'a parfaitement secondé lors des derniers mois de mes travaux. Je remercie M. GUILLARD (UNITOP) pour ses conseils lors de l'élaboration du plan d'expérience et son aide au suivi du groupe de travail. Enfin, je tiens à remercier tous les industriels qui ont suivi et soutenu mes travaux M. ALLAIN (Joucomatic), M. ANSEAUME (Parker Pneumatique), M. BADOTJREAUX (Parker "groupe motion and control), M. BOITARD (Compair Climax), M. BOUVERET (Arden Vérins), M. BRUNET (Rexroth Sigma), M. JIEANDEL (Festo), M. LE ROUX (Legris SA), M. POREL (Hydro René Leduc), M. PRIVE (Bosch Techniques d'Automation SA), M. RIBOULET (Bosch Techniques d'Automation SA), M. STEDILE (FP Hydraulique), qui ont fourni les composants testés, et tous les membres du groupe de travail CETIM/UNITOP "Fiabilité des Composants de Transmission Hydraulique et Pneumatique". J.-C. AUGEFévrier 1998 2 SOMMAIRE Remerciements Introduction Chapitre un. Etat de l'art. 1. Etat de l'art 1.1. Introduction 1.2. Généralités de fiabilité: aspects mathématiques 1.2.1. Définitions 1.2.2. Méthode Résistance-Contraintes 1.2.3. Lois de probabilités utilisées en fiabilité 1.2.4. Fiabilité des composants 1.2.5. Fiabilité des systèmes 1.2.6. Modes de défaillance 1.3. Méthodes de réduction des durées d'essais 1.3.1. Introduction 1.3.2. Plans d'expérience 1.3.3. Méthode "Up and Down" 1.3.4. Essais matriciels 1.3.5. Essais sous contrainte échelonnée 1.3.6. Essais sous sur-contrainte ("elephant tests") 1.3.7. Techniques bayésiennes 1.3.8. Conclusion 1.4. Essais accélérés et modèles de comportement 1.4.1. Introduction 1.4.2. Définitions 1.4.3. Principe et précautions 1.4.4. Modélisation du comportement et facteur d'accélération 1.4.5. Méthodologie d'essais accélérés 1.4.6. Conclusion 1.5. Conclusion Chapitre deux. Développements théoriques. 2. Développements théoriques 2.1. Introduction 2.2. Essais groupés, influence de l'ordre de défaillance, méthode du minimum 2.2.1. Définitions 2.2.2. Lois F 2.2.3. Application aux problèmes industriels 2.3. Méthodes bayésiennes 2.3.1. Introduction 2.3.2. Présentation de l'approche bayésienne 2.3.3. Développement bayésien pour des lois conjuguées 2.3.4. Typologie des données. 2.3.5. Détermination de la distribution a priori. 2.3.6. Démarche inverse. 2.3.7. Exemple 2.3.8. Conclusion J.-C. AUGEFévrier 1998 Sommaire 2 6 9 9 10 10 13 13 17 18 20 21 21 22 23 24 24 25 25 25 26 26 26 27 28 31 32 32 33 33 33 33 34 37 38 38 39 43 50 50 53 55 55 3 Sommaire 2.4. Loi de comportement, modèle de Cox 55 2.4.1. Présentation du modèle de Cox 55 2.4.2. Algorithme de résolution. 59 2.4.3. Extension du modèle de Cox 61 2.4.4. Validation du modèle de Cox 65 2.4.5. Prolongement de la méthode 70 2.4.6. Conclusion 72 2.5. Analyse de données, classification 72 2.5.1. Introduction 72 2.5.2. Représentation 72 2.5.3. Classification 77 2.5.4. Reconstitution, prévision 79 2.5.5. Exemple d'application à la fiabilité de composants 80 2.5.6. Conclusion 82 2.6. Conclusion 83 Chapitre trois. Méthodologie développée. Méthodologie développée 84 3.1. Introduction 84 3.2. Analyse du système 84 3.2.1. Connaissance géométrique du système 85 3.2.2. Connaissance fonctionnelle du système 85 3.2.3. Connaissance des modes de défaillance du système 85 3.2.4. Analyse du système; cas pratique. 86 3.3. Recensement des facteurs influents (traitement d'experts) 86 3.3.1. Facteurs contrôlables 86 3.3.2. Facteurs non contrôlables 87 3.3.3. Cas pratique 87 3.4. Plan d'expérience 87 3.4.1. Généralités 87 3.4.2. Cas pratique 88 3.5 Réalisation des essais 90 3.6. Expertise des composants 90 3.7. Exploitation des résultats d'essais et validation du modèle 90 3.8. Conclusion 91 Chapitre quatre. Essais. Essais 93 4.1. Introduction 93 4.2. Essais hydrauliques 96 4.2.1. Conception et mise en oeuvre des bancs d'essais 96 4.2.2. Suivi des essais et mesures intermédiaires 99 4.2.3. Expertise des composants testés 104 4.2.4. Récapitulatif de la mise en oeuvre desbancs hydrauliques 104 4.3. Essais pneumatiques 105 4.3.1. Conception et mise en oeuvre des bancs d'essais 105 4.3.2. Suivi des essais et mesures intermédiaires 109 4.3.3. Expertise des composants testés 112 4.3.4. Récapitulatif de la mise en oeuvre des bancs pneumatiques 113 4.4. Conclusion 113 J-C. AUGE - Février 1998 J.-C. AUGE - Février 1998 5 Sommaire Chapitre cinq. Résultats et simulation. 5. Résultats et simulation 114 5.1. Introduction 114 5.2. Analyse des essais réels de composants hydrauliques 114 5.2.1. Vérins hydrauliques 115 5.2.2. Distributeurs hydrauliques 116 5.2.3. Autres composants hydrauliques 121 5.2.4. Fiabilité des vérins hydrauliques; résultats partiels 122 5.3. Analyse des essais réels de composants pneumatiques 123 5.3.1. Vérins pneumatiques 123 5.3.2. Distributeurs pneumatiques 125 5.3.3. Autres composants pneumatiques 126 5.3.4. Fiabilité des vérins pneumatiques; résultats partiels 127 5.4. Simulation et illustration de la méthode 129 5.4.1. Détermination des coefficients d'accélération entre essais 131 5.4.2. Détermination de la loi de fiabilité des vérins pneumatiques testés 131 5.5. Conclusion 133 Conclusion 134 Références bibliographiques 136 Bibliographie 143 Liste des figures 146 Liste des tables 149 Annexes A-1 Annexe 1: Rappels ; Lois de probabilités utilisées en fiabilité A-1 1. Lois continues A-1 2. Lois discrètes A-14 Annexe 2 : Méthodes non paramétriques de détermination de lois de fiabilité. A-17 1. Méthode de WAYNES et NELSON A-17 2. Méthode de Johnson ou des rangs médians A-17 3. Méthode de l'actuariat ou "life table" A-18 4. Estimateur de KAPLAN-MEIER ou "Product limit" A-18 5. Calculs communs à toutes les méthodes A-19 6. Formule de GREENWOOD A-19 Annexe 3 : Exemple. A-20 1. Enoncé du problème. A-20 2. Données complètes A-21 3. Données incomplètes A-23 Annexe 4 Programme de traitement de données par la méthode de Cox A-25 1. Démarche A-25 2. Capacités du programme A-26 Annexe 5 AMDE des vérins et distributeurs hydrauliques et pneumatiques. A-29 1. Vérins hydrauliques A-30 2. Distributeurs hydrauliques A-33 3. Vérins pneumatiques A-34 4. Distributeurs pneumatiques A-36 Annexe 6 : Plans d'expériences pour les vérins hydrauliques et pneumatiques. A-37 1. Vérins hydrauliques A-37 2. Vérins pneumatiques A-43 Annexe 7 mesures de ftiites des composants hydrauliques et pneumatiques A-50 Introduction INTRODUCTION Dans un monde en perpétuelle évolution technologique, dans une industrie de plus en plus performante et fiable, les constructeurs se trouvent confrontés à de nombreux problèmes. En effet, les normes internationales (ISO 4413 notamment) imposent dorénavant à tout constructeur d'indiquer clairement la durée de vie de ses composants; cependant, aucune obligation n'est faite quant aux moyens d'obtention de ces données ni à l'indication des conditions de fonctionnement ou de calculs. Les exigences des fournisseurs aussi bien que les valeurs aberrantes avancées par certains fabricants ont conduit les industriels à s'interroger sur les moyens de rationaliser et d'accélérer la détermination de la fiabilité de leur composants. Une première partie de la réponse réside en un effort de normalisation et de reconnaissance biunivoque des essais. Une seconde partie s'appuie sur la recherche et la description de modèles théoriques et de méthodologie de mise en oeuvre d'essais et par la détermination de durées de vie ou de fiabilité. Ainsi, de telles démarches permettent aux fabricants et aux utilisateurs de discuter sur des bases robustes et "universelles". Mais, comment estimer ou garantir la fiabilité à partir d'un essai en temps réduit, notamment pour des composants mécaniques à très longue durée de vie? Un des enjeux de ce travail est de trouver et de décrire des concepts et théories satisfaisant des contraintes multiples; en particulier, on citera l'adaptabilité aux milieux industriels, la robustesse de la méthode uploads/Geographie/ th-t1739-jcauge.pdf