Etude physique et modélisation numérique du procédé de sertissage de pièces de carrosserie

par Christian Lange

Thèse de doctorat en Sciences et génie des matériaux. Surfaces et tribologie

Sous la direction de Éric Felder.

Soutenue en 2006

à Paris, ENMP .


  • Résumé

    Le sertissage est un procédé d'assemblage par pliage des tôles métalliques utilisé pour la mise en forme d'ouvrants automobiles : portières, capots, volets … Il consiste à replier une tôle extérieure (peau) sur une tôle intérieure (doublure) en trois étapes : tombage de bord (repli à 90°), présertissage avec une lame à 45° et sertissage avec une lame horizontale. Ce procédé conduit à une réduction géométrique des pièces (enroulement), à l'apparition des défauts d'aspect et à une éventuelle fissuration des tôles serties. Afin de réduire les coûts et les délais de conception, PSA Peugeot Citroën simule numériquement le procédé à l'aide du logiciel de calculs par éléments finis OPTRIS v6. 1 basé sur les éléments finis coques. Le travail consiste à fiabiliser la simulation numérique du procédé par une modélisation pertinente du comportement rhéologique des tôles en pliage et du frottement entre la tôle (peau) et les outils. En outre, comme le rayon de courbure de la tôle (peau) devient comparable à son épaisseur en sertissage, on évalue la performance des éléments finis coques à simuler ces fortes déformations. Des essais de traction uni-axiale couplés à la mesure des déformations par corrélation d'images et des essais de microdureté sur pièces serties sont réalisés. L'objectif est d'affiner les lois d'écrouissage des tôles pour des déformations plastiques représentatives de celles atteintes localement dans la partie en extension de la tôle sertie (de l'ordre de 0,5 pour les tôles en alliage d'aluminium d'épaisseur 1 mm et 0,7 pour les tôles en acier d'épaisseur 0,7 mm).

  • Titre traduit

    Experimental study and numerical simulation of the hemming process of automotive parts


  • Résumé

    Hemming is an assembly process using to join sheet metal parts for closures of automotive bodies such as side doors, hoods and tailgates. An outer sheet metal is bent onto an inner sheet metal in three steps : flanging, pre-hemming and hemming. Hemming generates a reductionin size of the outer panel ( rollin), aspect defects and sometimes cracks of the sheet metals. In order to minimize the development cost and time, PSA Peugeot Citroën uses numerical simulations of the process with the finite element code OPTRIS v6. 1 based on a shell element formulation. The aim of this work is to improve numerical simulations by a better understanding and modeling of the material model used for sheet metals in hemming and the friction model between the outer part and the hemming dies. Because the radius of curvature of the outer sheet is comparable to its thickness, we estimate the performance of shell elements to model such large strains. Uni-axial tensile tests coupled with a strain measurement system using correlation of digital images are performed with micro-hardness tests on hemmed parts. The aim is to determine the monotonic hardening curves at strain levels similar to those obtained in the extension part of the hemmed sheet (around 0. 5 for 1 mm thick aluminium alloy sheets and 0. 7 for 0. 7 mm thick steel sheets). 4 point bending and bending/unbending tests are performed for the material characterization in non monotonic hardening laws deduced from tensile and micro-hardness tests. Moreover, they allow the Bauschinger effect characterization by the identification of the coefficients of combined isotropic/kinematic hardening models.

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Informations

  • Détails : 1 vol. ( 277 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 169 réf.

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  • Cote : EMS T-CEMEF-0310
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