Bandes de cisaillement en thermo-viscoplasticité dynamique : applications à l'usinage et à la rupture ductile des métaux

par Laurent Bodin

Thèse de doctorat en Mécanique

Sous la direction de Alain Molinari.

Soutenue en 1996

à Metz .


  • Résumé

    Dans la première partie de cette thèse, nous nous intéressons à l'écoulement plastique dans la zone primaire de cisaillement en coupe orthogonale, modélisée par une bande étroite d'épaisseur constante et de longueur infinie. L'écoulement viscoplastique dans la bande est analyse par une approche unidimensionnelle. Les effets de la conduction thermique et de la sensibilité à la vitesse de déformation sont étudies. L'analyse est ensuite appliquée à l'acier ainsi 4340 pour lequel la force de coupe est l'angle de cisaillement calcules sont en accord avec les résultats expérimentaux trouvés dans la littérature. Dans la seconde partie, le rôle d'une relation linéaire entre contrainte et vitesse, introduite comme une condition à la limite mixte, sur la stabilité non-linéaire des écoulements thermo viscoplastiques est analysée à l'aide de la méthode des éléments finis. Deux problèmes unidimensionnels sont considèrés. Nous étudions dans un premier temps les solutions stationnaires, après saturation de l'écrouissage du matériau. Des simulations numériques de l'évolution dans le temps des profils de températures et des déformations sont reportées pour valider l'analyse non-linéaire de stabilité des états stationnaires. Deux états stationnaires stables agissent comme attracteurs et le système en évolution depuis un état instable sélectionné un de ces attracteurs, en fonction de la perturbation initialement appliquée. Ces attracteurs et le temps nécessaire pour les approcher dépendent de la condition à la limite mixte. Le second problème concerne l'analyse du processus de localisation dans le dispositif expérimental des barres de kolksy en torsion. Nous montrons de quelle manière la condition à la limite mixte affecte l'épaisseur de la bande de cisaillement et la vitesse à laquelle la contrainte chute. Finalement, les résultats d'une analyse dynamique sont présents pour valider l'approximation quasi-statique et les conditions aux limites mixtes associées

  • Titre traduit

    Shear bands in dynamic thermo-viscoplasticity : applications to metal cutting and ductile fracture


  • Pas de résumé disponible.


  • Résumé

    In the first part of this thesis, we investigate the flow through the primary shear zone in orthogonal cutting modeled as a thin band of constant thickness and infinite extend. The viscoplastic flow within the band is analysed in the framework of a one dimensional approach. Heat conduction effects and strain-rate sensitivity of the flow pattern are studied. The analysis is then applied to an AISI 4340 steel for which the cutting force and the shear angle are calculated. The calculations are in good agreement with experimental results found in the literature. In the second part, the role of a linear relation between velocity and stress, introduced as a mixed boundary condition, in the non-linear stability of thermo-viscoplastic flows is investigated with the finite element method. Two problems are formulated. First, we consider steady state solutions that are relevant once the strain hardening of the material has satured. Numerical simulations of the time-evolution of the temperature and of the deformation are reported to assess the non-linear stability of the steady states. Typically, two stable steady states act as attractors and the evolving system starting from an unstable steady state selects one of them depending on the perturbation. These attractors and the time required to approach them depend on the mixed boundary condition. The second problem concerns the analysis of the localization process in the kolsky bar experiment. It is shown how the boundary condition affects the shear band thickness and the rate at wich the stress drops. Finally, the results of a dynamic analysis are presented to validate the quasi-static approximation and the assiociated mixed boundary condition

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Informations

  • Détails : 1 vol. (126 f.)
  • Annexes : Bibliogr. f. 123-126

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  • Non disponible pour le PEB
  • Bibliothèque : École normale supérieure. Bibliothèque.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : Archives / LMT / THE 363
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