Caractérisation thermique d'un procédé d'usinage par tournage : Approche analytique et par identification de systèmes non entiers

par Ludivine Puigsegur

Thèse de doctorat en Sciences physiques et de l'ingénieur. Mécanique

Sous la direction de Jean-Christophe Batsale.

Soutenue en 2002

à Bordeaux 1 .


  • Résumé

    Pendant une opération de tournage, de nombreux phénomènes physiques ont lieu dans la zone de coupe, lieu où l'outil vient arracher de la matière à la pièce sous forme de copeau. L'énergie mécanique provenant de la plastification, de la dissipation visqueuse au niveau du matériau et des frottements de l'outil sur la pièce et le copeau est dégradée en énergie thermique. Ainsi, les phénomènes physiques mis en jeu, dans la zone de coupe, contribuent à la création de flux de chaleur dans l'outil, le copeau et la pièce. Relier les variations et les conséquences de ces phénomènes thermomécaniques aux paramètres de coupe est fondamental pour une maîtrise du procédé. Le but de ce travail est de caractériser les transferts thermiques dans la zone de coupe. Cette étude est menée à l'aide de modèles analytiques, d'identification de systèmes non entiers, de résolution de problème inverse. La modélisation des transferts thermiques dans la pièce et le copeau a été menée analytiquement. Elle a permis de donner une partition du flux de chaleur et d'établir une cartographie thermique de la pièce et du copeau. La modélisation des transferts thermiques dans l'outil de coupe a été menée différemment. Sa géométrie est complexe et variable et le transfert de chaleur y est tridimensionnel. L'outil est composé de plusieurs éléments dont les propriétés thermophysiques sont inconnues et dont l'imbrication est complexe. Nous avons donc choisi d'obtenir le comportement thermique instationnaire de l'outil au sens de l'indentification de systèmes non entiers. Un modèle de comportement de l'outil liant le flux ou la température moyenne sur l'arête de coupe à la température en un point éloigné de quelques millimètres de l'arête de coupe a été identifié. Cette dernière température est mesurée par un capteur placé dans l'outil. L'estimation, en temps réel, des sollicitations thermiques imposées à l'outil a ensuite été menée par résolution du problème thermique inverse de l'outil.


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Informations

  • Détails : 242 p.
  • Notes : Reproduction de la thèse autorisée
  • Annexes : Notes bibliogr. (90 réf.)

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