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Laser Powder Bed Fusion (L-PBF) additive manufacturing enables the production of complex-shaped parts with high mechanical resistance. Such components exhibit a multi-scale microstructure, internal, sub-surface, and surface defects, a rough surface finish and a residual stress gradient in the as-built net-shape condition. All of these factors can alter the fatigue behaviour. This study aims to improve the understanding of the combined effect of various surface parameters on the fatigue behaviour of L-PBF 316L stainless steel by conducting an extensive experimental campaign. Uni-axial fatigue tests were carried out on six batches having an as-built or heat-treated microstructure and a net-shape, pre-corroded net-shape, single-defect net-shape or polished surface condition. Results were compared with data from the literature: as-built polished, pre-corroded polished, or single-defect polished specimens. Studied defects were process-induced (e.g. lack of fusion, spatter, gas pore) and artificial (i.e. corrosion pit, electric discharge machined defect). Their sizes ranged from 10 to 700 μm. The residual stresses gradients were characterized by X-ray diffraction. A Kitagawa–Takahashi diagram was used to illustrate the effects of the various parameters on the fatigue behaviour. Residual stresses and defects were the most influential factors on the fatigue strength of net-shape specimens over surface condition and sub-surface microstructure.

In machining vibrations analyses, regenerative chatter stability boundaries aka stability lobes are known to be often accompanied by a multiple solution zone in process parameters space. In that zone the stable steady response coexists with a finite-amplitude oscillatory solution preceding cut interruption. Exploration of the oscillatory behavior requires accounting for finite nominal cut thickness and the condition of the tool exit from cut. In the present work we explore these conditions via a harmonic balancing framework, bringing forward the dependency of the extent of the unstable post-critical chatter domain on the cutting law nonlinearity.

Le fraisage de voiles minces en titane présente deux particularités essentielles : i) l’usinage du titane nécessite des faibles vitesses de coupe et ii) la flexion élevée des voiles minces entraînent des vibrations susceptibles d’instabilités. Ces deux particularités font que, pour ces usinages, il est important de prendre en compte l’interaction entre la face en dépouille de l’outil et la pièce usinée. Cette interaction conduit à des efforts de talonnage dont les efforts de labourage (ploughing en anglais) sont une composante. Historiquement, il est constaté que cette interaction a un impact sur la stabilité d’usinage et qu’elle est classiquement prise en compte en introduisant un amortissement visqueux linéaire. L’étude proposée porte sur la modélisation du fraisage d’un voile mince en alliage de ti- tane pour reproduire, par simulation temporelle, des résultats expérimentaux. Sont pris en compte : la flexibilité dynamique de la pièce, un modèle détaillé de l’outil (face de coupe et orientation de la face en dépouille), l’enlèvement de la matière et l’interaction entre la face en dépouille de l’outil et la pièce. On montre notamment que les simulations sans prise en compte de cette dernière interaction ont les amplitudes de vibration excessives qui ne correspondent pas aux expériences. On montre également que la prise en compte de cette interaction par un modèle linéaire permet d’améliorer sensiblement la fidélité des simulations. Cependant, si on souhaite être au plus proche des résultats expérimentaux, un modèle non-linéaire s’avère plus fidèle.

Les travaux de recherche présentés dans cette HDR sont répartis en trois thématiques complémentaires. La première concerne la modélisation des instabilités locales dans les matériaux métalliques (localisation, striction ...). Il s’agit de développer des outils théoriques et numériques de prédiction de ces phénomènes et leur validation au travers de courbes limites de formage pour des aciers ferritiques ou dual-phase. Deux approches complémentaires ont été adoptées : la première est micromécanique se basant sur la plasticité cristalline couplée à des techniques de transition d’échelles, tandis que la seconde est phénoménologique utilisant des modèles de comportement avancés que nous avons couplé à de l’endommagement. Le critère de bifurcation de Rice, qui est relié à la perte d’ellipticité des équations gouvernant le problème aux limites, a été particulièrement analysé au travers de ces deux approches. L’influence sur l’apparition d’une localisation de plusieurs paramètres matériau ou liés à la microstructure ainsi que l’effet de certains mécanismes déstabilisants ont été analysés. Il est mis en évidence, notamment, le rôle tout à fait essentiel de la formation de points de vertex aux points courants de la surface de plasticité dans la détection d’une localisation de la déformation plastique en bande de cisaillement. Le deuxième axe de recherche est relatif aux instabilités de type structure (flambage, plissement ...). Ces phénomènes se manifestent le plus souvent en présence de structures minces ou relativement élancées. Dans ce cadre, nous proposons une approche basée sur l’étude de stabilité des évolutions quasi statiques. Pour des matériaux sensibles à la vitesse de déformation, l’absence de bifurcation ainsi que d’états d’équilibre nous amènent naturellement à poser le problème comme celui de la stabilité de trajectoires quasi statiques. Pour les matériaux élasto-plastiques, cette approche est justifiée par le fait que bien souvent nous sommes en présence d’une évolution quasi statique, pour un trajet de chargement donné, même si chaque point de cette évolution représente un état d’équilibre. Le critère de stabilité unifié que nous proposons est donné par la positivité de la seconde variation de l’énergie totale et est valable pour des solides visco-élastiques, visco-plastiques ou élasto-plastiques. Plus récemment, nous avons étendu ce critère à des modèles à gradients. Enfin, la comparaison de ce critère avec les résultats existants relatifs au flambage plastique nous a permis de rediscuter le critère de non-bifurcation de Hill en relation avec le choix du modèle de plasticité approprié. Il est mis en évidence, de nouveau, le rôle important joué par le développement de points de vertex sur la surface de plasticité lors de la prédiction du flambage avec la théorie du module tangent élasto-plastique. Le troisième axe de recherche concerne le développement d’éléments finis de type coques volumiques. L’idée de ce nouveau concept est de combiner les avantages des éléments coques et 3D pour formuler des éléments particulièrement adaptés à la simulation des structures minces. Ces nouveaux éléments de coques volumiques ont l’avantage de prendre en compte la flexion suivant une direction choisie tout en conservant la formulation classique des éléments volumiques. Ils permettent ainsi de modéliser des structures comportant des parties minces et des zones épaisses, sans les difficultés habituelles de raccord de maillages contenant des éléments coques et 3D. Leur utilisation en emboutissage est très prometteuse, en particulier pour des problèmes où les effets dans l’épaisseur sont d’importance majeure. Étant sous-intégrés, pour améliorer leurs performances, les modes de hourglass générés sont alors efficacement stabilisés par des techniques récentes. Les modes de verrouillages (membrane et cisaillement transverse) sont éliminés par des techniques de projection pouvant se mettre sous le formalisme « Assumed Strain Method ».

At chatter onset, as many works show, vibrations magnitudes grow until the tool exits the continuous cutting. Another magnitude limitation mechanism, namely ploughing is investigated in the present contribution, in a harmonic balance + continuation framework.

A case of high magnitude chatter vibrations of a flexible tubular part is considered via dynamical modelling in time domain, in a delayed differential equation (DDE) framework. A ploughing term is introduced into the tool-workpiece interaction law. This term is based on a penalty-type law depending on the instant effective clearance angle. This ploughing interaction produces a vibration limiting mechanism featuring realistic maximum magnitudes, as compared to experimental measurements. It is also shown that in spite of interrupted surface pattern, the cut remains continuous under chatter. Furthermore, this model restitutes re-stabilisation at the exit of a stability lobe, with several instabilities occurring during the operation.

Background In professional rugby, injury prevention and player availability are major challenges. Sports analytics use data from trainings and matches to address these issues. This study leveraged comprehensive daily data from a professional rugby club to predict players' readiness for training. Using this metric helped assess its effectiveness in predicting intrinsic injuries and improving injury prevention strategies. Methods Models including logistic regression, decision trees, and Long Short-Term Memory-based neural networks, were evaluated for their predictive accuracy and ability to discern patterns indicative of injury risks or readiness for physical activities. Findings The study demonstrated that long-short term memory and convolutional one-dimension models outperform traditional machine learning methods in analyzing players' physical conditions. This approach may support earlier identification of injury risks and inform workload management. Using model evaluation and interpretability techniques, including Local Interpretable Model-Agnostic Explanations (LIME) module, the study provided a framework for sports scientists, coaches, and medical staff to mitigate injury risks and optimize training sessions. Interpretation As a preliminary exploration, this study paves the way for further research into the integration of machine learning and neural networks in sports science, promising transformative impacts on injury prevention strategies in rugby.

This study investigates the decomposition of retained austenite (RA) in tool steels for plastic molding in correlation with the alloy chemical composition and the tempering parameters. Two grades differing in their silicon content with initial mixed bainitic/martensitic microstructures were investigated using in situ synchrotron high-energy X-ray diffraction (HEXRD) during tempering in the 550 °C to 600 °C temperature range for one-hour holding time. Results indicated carbide formation during heating or isothermal holding; however, retained austenite remained untransformed up to the end of the tempering holding time in all investigated conditions for both grades. In situ HEXRD provides direct evidence of the transformation of retained austenite into fresh martensite on cooling from the tempering stage. This behavior is correlated to the evolution of carbon enrichment of retained austenite and the effect of silicon is discussed.

In machine-tools, geometrical defects are unavoidable. They can greatly affect the dimensional accuracy of the final workpiece if not corrected. Software compensation strategies are less expensive than mechanical adjustments and they provide great improvement in volumetric accuracy. In this study, different compensation methods are compared in a 3-axis milling applications: Numerical Controller (NC) internal compensation tables, modification of the programmed tool-path (G code) and modification of position feedback signals. The latter is the main purpose of this work, because it shows great potential and is not linked to one particular type of NC. It communicates with a custom software application that processes the position data and generates corrected signals according to a geometric model based on the rigid body assumption. The NC is then induced to perform volumetric error correction based on its default programming. The compensation methods are compared based on their ability to bring out or correct imposed geometric errors. The highlighted solution shows performances comparable to the G-code modification by correcting more than 96% of the imposed geometric errors without affecting the numerical chain from the program generation to its execution on the machine. It is also independent of the NC or the motors control cards.

This article presents the architecture of MemorIA, an integrative system that combines existing AI technologies into a coherent educational framework for creating interactive historical agents, with the aim of fostering students' learning interest. MemorIA generates animated digital portraits of historical figures, synchronizing facial expressions with synthesized speech to enable natural conversations with students. The system leverages NVIDIA Audio2Face for real‐time facial animation with first‐order motion model for portrait manipulation, achieving fluid interaction through low‐latency audio‐visual streaming. To assess our architecture in a field situation, we conducted a pilot study in middle school history classes, where students and teachers engaged in direct conversation with a virtual Julius Caesar during Roman history lessons. Students asked questions about ancient Rome, receiving contextually appropriate responses. While qualitative feedback suggests a positive trend toward increased student participation, some weaknesses and ethical considerations emerged. Based on this assessment, we discuss implementation challenges, suggest architectural improvements, and explore potential applications across various disciplines.