Modelisation tridimensionnelle du couplage thermique en forgeage a chaud

par NATHALIE SOYRIS-MACAIRE

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de Jean-Loup Chenot.

Soutenue en 1990

à l'EMP .

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  • Résumé

    Ce travail porte sur la resolution numerique de problemes couples thermo-mecaniques, par la methode des elements finis, avec application a la mise en forme a chaud. Le procede de forgeage a chaud et le probleme industriel de base sont decrits dans l'introduction. Le premier chapitre presente tout d'abord le cadre thermodynamique dans lequel sont ecrites les equations, puis les aspects physiques et mecaniques des problemes thermiques et couples thermo-mecaniques. Le deuxieme chapitre expose les choix faits pour la resolution numerique du probleme thermique. La methode des elements finis, l'introduction d'un schema aux differences finis a deux pas avec linearisation des expressions thermo-dependantes et l'utilisation de la methode enthalpique permettent d'obtenir une solution fiable a la determination du champ de temperature dans un materiau. Pour traiter le cas de deux corps en contact thermique une resolution simultanee est proposee avec introduction d'elements d'interface entre les deux maillages. La resolution couplee thermo-mecanique est detaillee dans le troisieme chapitre. Le cas thermo-viscoplastique, dans lequel l'elasticite est negligee, est traite a l'aide d'une formulation en vitesses avec penalisation de la condition d'incompressibilite. La resolution numerique est alors menee a l'aide de la methode des elements finis, avec un schema explicite d'euler, a chaque increment la temperature est supposee constante, mecanique et thermique sont alors decouplees. Le cas thermo-elastoviscoplastique est resolu avec une formulation en deplacements, sa resolution numerique fait appel aux memes procedures que precedemment. Le chapitre quatre presente des exemples de refroidissement et forgeage. Dans chacun de ces cas des comparaisons sont faites avec des resultats experimentaux et montrent un excellent accord experience-simulation. Le dernier chapitre montre la faisabilite d'une


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