Modélisation tridimensionnelle élastoplastique du laminage à froid par la méthode des éléments finis

par Albin Antunes Dos Santos

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Jean-Loup Chenot.


  • Résumé

    En calibrage a froid (ou laminage en cannelures), la maîtrise des procèdes avec configurations dissymétriques complexes est délicate de par le caractère tridimensionnel de l'écoulement et l'apparition de contraintes résiduelles. Un modèle 3d par éléments finis a été construit afin d'étudier les divers aspects du comportement des matériaux calibres a froid ainsi que les actions (forces et couples) sur un outillage considère comme rigide. L'approche numérique est incrémentale, de type lagrangien réactualise. Pour le comportement, les équations elastoplastiques de prandtl-reuss ont été choisies. Le traitement des transitions elastique-elastoplastique s'effectue, entre autre, à l'aide de la méthode dite du retour radial, associée au critère de plasticité de von mises. D'un point de vue discrétisation spatiale, les éléments hexaédriques 8 nuds, 8 points d'intégration de gauss ont été sélectionnes. Le terme de pression hydrostatique est sous intègre en 1 point de gauss central (incompressibilité de la partie plastique de la déformation). Un contact de type unilatéral est envisage. Les entrées en contact sont traitées géométriquement tandis que les nuds restent ou libèrent le contact suivant le signe de la force nodale correspondante. A ce sujet, d'éventuelles reprojections sont nécessaires (normales a l'outillage en tenant compte de la discrétisation des cannelures). Une loi de frottement de tresca avec régularisation en vitesse de glissement est utilisée. Le code a d'abord été teste numériquement en comportement élastique pur (annulation des contraintes et déformations après retrait total de la charge; influence du pas de temps) sur des cas d'indentation et de laminage a plat. Il est ensuite compare en déformations planes elastoplastiques avec d'autres logiciels sur des cas similaires plus conséquents. Dans un deuxième temps, une campagne de manipulations expérimentales sur plasticine nous a permis d'établir d'intéressantes confrontations concernant les forces et couples, les élargissements et les pressions de contact. Enfin, deux calculs de configurations complexes sont présents en tant que démonstration des capacités du logiciel. Les grandeurs mécaniques telles que les contraintes résiduelles, torsions de matière en sortie d'emprise sont décrites


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