Contribution à la modelisation et à la simulation numérique des effets d'échelle en mise en forme

par Nicolas Pernin

Thèse de doctorat en Sciences pour l'ingénieur

Sous la direction de Philippe Picart.

Soutenue en 2005

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


  • Résumé

    La modélisation des procédés de mise en forme de pièces métalliques en faibles dimensions nécessite de tenir compte de phénomènes appelés effets d'échelle. Après une revue bibliographique des technologies liées aux procédés de micro-formage de pièces minces et massives, deux principaux effets d'échelle sont mis en évidence : un effet tribologique et un effet rhéologique. Afin de prendre en compte les effets rhéologiques, trois approches sont proposées. Le premier modèle développé est un modèle cœur-peau qui consiste à modéliser le comportement du matériau en distinguant le cœur et la peau du matériau. Ce modèle permet de traduire l'effet de grains moins écrouissable en surface qu'à cœur de la pièce. Le second modèle est un modèle à gradient de plasticité : un terme en laplacien de la déformation plastique équivalente est ajouté dans la relation d'écrouissage qui figure dans le critère de plasticité. Le Laplacien de la déformation plastique équivalente à un certain point d'intégration est déterminé à partir des dérivées d'un polynôme, qui est interpolé en utilisant les valeurs du multiplicateur plastique aux points d'intégration voisins. Le dernier modèle est un modèle d'endommagement non local au sens de Gurson-Tvergaard-Needleman. La fraction volumique de cavité est régularisée par une équation intégrale sur un certain voisinage de chaque point d'intégration de Gauss. Les trois modèles ont été implémentés dans le code de calculs par éléments finis POLYFORM dédié aux grandes déformations. Cette intégration est réalisée dans le cadre d'une approche quasi statique implicite. Un ensemble de tests numériques valide l'intégration numérique des modélisations proposées.

  • Titre traduit

    Contribution to the modelling and numerical simulation of scale effects in material forming


  • Résumé

    The modelling of metal forming processes in small dimensions requires to take account of phenomena called scale effects. After a bibliographical review of technologies related to microforming processes of thin and volumic parts, two main scale effects are highlighted: a tribological effect and a rheological effect. In order to take account of the rheological effects, three modelling are proposed. The first is a surface layer model which consists in modelling the behavior of material by distinguishing the core (internal part) from the skin (external part). This model translate the hardenable effect of grains on the surface than in core of the part. The second one is a strain gradient plasticity model: a term in Laplacian of the equivalent plastic strain is added in the hardening relation which appears in the plasticity criterion. At each integration point, the Laplacian of the equivalent plastic strain is given from derived from a polynomial, which is interpolated by using the values of the plastic multiplier at the close integration points. The last is a nonlocal damage model which is based on a Gurson-Tvergaard-Needleman approach. The void volume fraction at each integration point is regularized by an integral equation on a certain neighborhood. The three modellings were implemented in the finite element code POLYFORM dedicated to numerical simulation of metal forming processes including larges strains. A quasi static implicit approach is used to solve the problem. A set of numerical tests validates the numerical integration of suggested modellings.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (141 p.)
  • Notes : Reproduction de la thèse autorisée
  • Annexes : Bibliographie p. 119-124

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  • Cote : SCI.BESA.2005.26

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