Algorithme de contact quasi-symétrique et conditions aux limites répétitives pour la simulation tridimensionnelle du forgeage

par Sorin Popa

Thèse de doctorat en Mécanique numérique

Sous la direction de Lionel Fourment.

Soutenue en 2005

à Paris, ENMP .


  • Résumé

    La simulation numérique de la mise en forme est un outil indispensable pour réduire les coûts de conception dans l'industrie. Le logiciel d’analyse éléments finis FORGE3® fut créé dans ce but et il est capable de résoudre des problèmes thermomécaniques des grandes déformations complexes, en prenant en comptes des lois de comportement non-linéaires et plusieurs corps déformables. Dans la première partie de cette thèse on présente les travaux effectués pour prendre en compte les symétries cycliques de répétition afin de réduire le temps CPU pour la simulation thermomécanique du forgeage des engrenages hélicoïdaux. Ce type de symétrie est traité comme une condition de contact bilatéral collant particulière entre deux faces de symétrie appartenant au même corps, à travers d’un algorithme maître-esclave. Ensuite une technique similaire est utilisée pour traiter le contact entre la pièce et les outils déformables tout en gardant un domaine réduit sur lequel on effectue les calculs. Une première série des tests montre la fiabilité de la méthode. La deuxième partie se focalise sur l’amélioration du traitement du contact entre les corps déformables, dont les maillages sont non coïncidents. On utilise une formulation nodale, quasi-symétrique pénalisée de la condition de contact. Cette approche nous permet d’appliquer des conditions aux limites sur tous les nœuds des interfaces sans surcontraindre le problème. Une deuxième série d’exemples académiques et industriels montre les avantages en terme de précision et de vitesse de convergence de la nouvelle méthode, d’une part, et la robustesse du code pour résoudre des problèmes industriels d’autre part.

  • Titre traduit

    Quasi-symmetrical contact algorithm and recurrent boundary conditions: application to 3d metal forging simulations


  • Résumé

    In industry, the numerical simulation of material forming processes is a powerful method of cutting development costs. The finite element analysis software FORGE3® was created to solve large deformations thermo mechanical problems with non-linear material behavior and several deformable bodies. The first part of this thesis presents the application of the repetitive symmetries necessary to reduce the CPU time for the helical gear forging simulation. This type of boundary condition is handled as a special bilateral sticking contact condition between the two symmetry surfaces of the same body, using a master-slave algorithm. Then a similar method is used to apply the contact conditions between the workpiece and the deformable tools, also running the simulation on a reduced domain. A first test series proves the reliability of this method. The second part deals with the improvement of the deformable bodies contact condition with non-coincident meshes. A nodal penalized quasi-symmetric formulation is used to apply the contact equation. This approach allows applying proper boundary conditions on all the nodes of the two surfaces in contact without providing an over constraint problem. A second test series, both academic and industrial shows on one hand the improved accuracy and convergence rate of the new method, and on the other hand the reliability of the software when solving industrial problems.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (84 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliographie 23 réf.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Mines ParisTech. Bibliothèque.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : EMS T-CEMEF-299
  • Bibliothèque : Mines ParisTech. Bibliothèque.
  • Disponible pour le PEB
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.