Modélisation dynamique de procédés de forgeage

par Carole Staub

Thèse de doctorat en Mécanique

Sous la direction de Maurice Boivin.


  • Résumé

    Les modélisations actuelles des procédés de matriçage par la méthode des éléments finis sont essentiellement formulées en écoulement quasi-stationnaire à partir du champ de déplacements ou de vitesses. Pour les simulations des procédés à grandes vitesses, il est nécessaire de tenir compte des effets d'inertie comme actions volumiques entrant dans l'équilibre. Deux méthodes d'intégration temporelle du problème en formulation Lagrangienne réactualisée ont été utilisées dans le logiciel axisymétrique thermo-élasto-viscoplastique développé au cours de cette thèse. La première, connue sous le nom de méthode explicite des différences finies centrées permet de résoudre l'équation d'équilibre dynamique indépendamment pour chaque degré de liberté. La gestion du contact unilatéral avec frottement où l'on suppose que les outils discrétisés à partir de segments de droite sont indéformables, peut alors être traitée par une méthode de projection dynamique. La seconde, est la méthode implicite proposée par Newmark. Une stratégie de raideur initiale est adoptée pour la recherche itérative du champ de déplacement. Les conditions aux limites sont imposées à partir d'une méthode de pénalisation et les conditions de frottement sont pilotées par l'intermédiaire d'une raideur de frottement et d'une correction itérative du second membre de l'équation d'équilibre. Dans les deux cas, les non linéarités du comportement du matériau supposé isotrope sont gérées à partir d'une prédiction élastique suivie d'une correction radiale et la prise en compte de 1' endommagement ductile est couplée. Les exemples qui illustrent ce travail témoignent des capacités d'aide à l'optimisation de procédés de fabrication du logiciel.

  • Titre traduit

    = Dynamic simulation of forgeing processes


  • Résumé

    In many cases, forming processes are simulated with a quasi-static approximation by a fm1te element method. For high speed forging processes, it is necessary to take into account inertia effects in the balance equation. Two time integration methods of the updated Lagrangian formulation are used in the axisymmetric dynamic thermo-elasto-visco-plastic software developed during this work. With the first one, known as the central difference method, the balance equation is solved independently for each degree of freedom. Tools are discretised with straight lines and considered as rigid bodies. Unilateral contact including friction conditions is introduced by a dynamic projection method. The second time integration scheme is the implicit method proposed by Newmark. The stiffness matrix is kept constant in order to reduce computation time. The boundary conditions are imposed with a penalty method and the friction conditions introduced with a friction stiffness and a friction• force. In both cases, the behaviour of the material is assumed as elastoplastic with isotropic hardening. The plastic strains are assessed with a radial return algorithm, and ductile damage t coupled. The different examples presented in this work show that the software is an efficient tool for the development and the optimisation of forging processes.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (244 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr.p

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  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées (Villeurbanne, Rhône). Service Commun de la Documentation Doc'INSA.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : C.83(2148)
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