Contribution à la modélisation, à l'optimisation et au contrôle des procédés d'hydroformage de tubes et flans

par Carl Labergère

Thèse de doctorat en Sciences pour l'ingénieur

Sous la direction de Jean-Claude Gelin.

Soutenue en 2003

à Besançon , en partenariat avec Université de Franche-comté. UFR des sciences et techniques (autre partenaire) .


  • Résumé

    L'objet de cette these est d'apporter une contribution a la caracterisation numerique, a l'optimisation et au controle des procedes d'hydroformage de toles et de tubes. Pour realiser la simulation numerique, on propose l'utilisation d'un element coque integrant les effets de membrane, de flexion et de cisaillement transverse. Un comportement elastoplastique est proposee et nous utilisons comme methode de resolution une approche explicite dynamique transitoire la prise en compte des conditions de contact est integree grace a la methode de projection dynamique. On s'est attache a analyser l'influence de la viscosite et du mouvement sur la deformation d'un tube. Pour realiser le couplage entre la deformation du tube et le mouvement du fluide, on utilise une approche basee sur une formulation ale. On a aussi cherche a modeliser la perte de charge du fluide dans le cas d'un emboutissage hydromecanique d'une coupelle 3d. Pour cela on utilise une approche analytique simplifiee pour resoudre l'equation de reynolds. Pour optimiser les procedes d'hydroformage, on utilise la methode des elements finis couplee a des algorithmes d'optimisation. Pour cela, nous avons eu recours a des methodes de type quasi newton qui necessite le calcul du gradient de la fonction objectif obtenue par la methode des differences finies ou de differentiation directe. Dans le meme esprit,une nouvelle strategie basee sur la theorie du controle optimal couplee a la methode d'approximation par surfaces reponses a ete proposee pour controler les differentes lois de commandes present dans un procede d'hydroformage. Ce processus de controle permet de construire de maniere incrementale les lois de commande

  • Titre traduit

    Contribution to the modelling, optimisation and control of tubes and flanges hydroforming processes


  • Résumé

    The object of this thesis is a contribution to the numerical characterization, the optimization and the control of the hydroforming processes of thin sheets ant tubes. To realize the simulation, one proposes to use an shell element integrating the tension effects, bending and transverse shear. An elastoplastic behavior is proposed and we use as method of resolution an approach clarifies dynamic transient where the boundary condition of contact is integrated thanks to a dynamic projection method. One also search to analyze the viscosity and movement influence on the tube deformation. So, one uses an approach based on an ale to obtain a coupling between the tube deformation the tube and the fluid flow. One also work to modelaze the pressure loss of the fluid in the case of a hydromechanical deep drawing. For that one uses an analytical simplified approach to solve the reynolds equation. To optimize the hydroforming processes, one uses the finite element method coupled with a optimization algorithms. For that, we use a quasi newton method that requires the gradient of the objective function obtained by the finite differences method or the direct differentiation method. In the same spirit, a new strategy based on the optimal theory coupled with the approximation surface method was proposed to control the various command laws present in the hydroforming process. This control process permits to build in an incremental way the differents laws.

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Informations

  • Détails : 149 p. ; 30 cm
  • Notes : Reproduction de la thèse autorisée
  • Annexes : Bibliogr. p. 141-149

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  • Cote : BESA.SCI.2003.46
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