Identification du coefficient de transfert de chaleur à l'interface verre-outils de formage et prise en compte dans la modélisation par éléments finis des procédés de formage de verre

Measurement of the heat transfer coefficient at the glass-tool interface and integration in the finite element modelling of glass forming processes

• Auteur / Autrice : Sébastien Grégoire
• Direction : Dominique Lochegnies
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie mécanique
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Valenciennes en cotutelle avec Universidade do Porto, Faculdade de engenharia

Mots clés

Mots clés contrôlés

Travail du verre

Simulation par ordinateur

Inversion (géophysique)

Éléments finis, Méthode des

Transfert de chaleur

Mots clés libres

Coefficient de transfert de chaleur

Elément fini de contact

Simulation numérique

Résumé

Réussir la mise en forme du verre passe par la maîtrise des températures lors de l’opération de formage. L’échange thermique entre le verre et les outils de formage durant le procédé est un des paramètres qui, en pratique comme en simulation, influe sur les niveaux de température. Dans cette perspective, un essai laboratoire est développé pour déterminer le coefficient de transfert de chaleur hc entre le verre et les outils de formage dans des conditions variables en termes de matériaux, de pressions, de températures et de lubrification. A partir de la recherche d’une position optimale des thermocouples dans le poinçon, l’évolution de hc sur les premières secondes de contact est identifiée par méthode inverse à l’aide d’une modélisation Différences Finies en conduction thermique instationnaire. Le développement d’un élément de contact permet, en relation avec les niveaux de pression et de température, d’intégrer les valeurs de hc identifiées dans la simulation par la Méthode des Eléments Finis de la mise en forme du verre. Un des points originaux de ces travaux est l’analyse de l’impact de la lubrification sur hc identifié et sur les températures calculées dans le verre et dans les outils de formage lors de la mise en forme par procédé soufflé-soufflé et pressé-soufflé.

A laboratory testing is developed to determine the heat transfer coefficient hc between the glass and the forming tools under variable conditions in terms of material properties, pressures, temperatures and lubrication. From the research of the optimal position of the thermocouples inside the punch, the evolution of hc during the first second of contact is identified by inverse method using a non stationary thermal conduction model by Finites Differences method. The development of a contact element allows, in relation with the pressure and the temperature levels, the integration of the identified hc in the simulation of glass forming by Finite Elements Method. One of the original points of this work is the analysis of the impact of lubrication on identified hc and on the temperatures inside glass and inside the forming tools during the forming of a blow-blow and a press-blow process.