Modélisation de procédés complexes de mise en forme des métaux

par Daniel Flésia

Thèse de doctorat en Mécanique des solides

Sous la direction de Olivier Debordes.

Soutenue en 1995

à Aix-Marseille 2 , dans le cadre de Ecole doctorale de mécanique, physique & modélisation (Marseille) , en partenariat avec Université d'Aix-Marseille II. Faculté des sciences (autre partenaire) .

mots clés

Résumé

Ce memoire porte sur le developpement d'un ensemble de methodes et de modules logiciels permettant de modeliser et identifier le comportement de materiaux metalliques a chaud, puis de modeliser et simuler des procedes de formage dans des plages de temperature relativement larges (0 a 800c) afin de fournir un ensemble d'outils d'aide au reglage de ces procedes de fabrication. Le caractere industriel du domaine d'application vise limitant fortement le nombre et les types d'essais permettant de caracteriser les materiaux en jeu, les lois de comportement prises en compte sont volontairement reduites a un modele viscoplastique de norton-hoff avec seuil, et un modele elastoviscoplastique etendant le precedent aux temperatures moderees ou aux cas ou on cherche aussi a modeliser les retours elastiques. Dans un premier temps, nous nous sommes interesses a l'integration numerique de ces lois de comportement dans le contexte general des grandes deformations et grands deplacements. Pour le modele viscoplastique, le caractere incompressible des taux de deformation est traite par une approche mixte deplacement-pression, et le seuil est regularise par une elasticite fictive. Ce dernier point permet d'adopter des schemas de resolution de l'equation de quasi-equilibre de type newton-raphson sur chaque pas de temps, la discretisation temporelle a ce niveau etant de type euler implicite. En outre et pour le modele elastoviscoplastique, l'integration locale de la loi de comportement utilise la methode de runge-kutta-england pour controler la precision et ajuster automatiquement les pas de temps. Ensuite, dans le but precis de traiter des problemes plus complets, nous avons considere un couplage thermo-mecanique faible pour lequel la temperature demeure une donnee du probleme dont dependent les caracteristiques materielles. Enfin, nous avons utilise le contact-frottement de coulomb dont les modules ont ete developpes par m. Wronski dans le cadre general du logiciel sic (origine utc et lma), qui est aussi le support de notre modelisation. Apres avoir valide ces elements finis viscoplastique et elastoviscoplastique pour des modelisations axisymetriques et tridimensionnelles, nous les avons utilise pour simuler des procedes de formage a chaud tels que la compression d'eprouvettes cylindriques et un processus d'expansion de tubes

Titre traduit

Complex metal forming process simulation

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