Robustesse de la simulation numérique du soudage TIG de structures 3D en acier 316L

par Walid El-Ahmar

Thèse de doctorat en Mécanique. Génie mécanique. Génie civil

Sous la direction de Jean-François Jullien.

Soutenue en 2007

à Villeurbanne, INSA .


  • Résumé

    La simulation numérique du soudage est considérée comme l'un des problèmes actuels le plus non-linéaire de la mécanique, vu le grand nombre de paramètres qui entrent en jeu. L'analyse de la robustesse de la simulation numérique du soudage est un questionnement d'actualité dont l'attente est de préciser les procédures et de dégager les paramètres déterminants permettant de garantir la fiabilité des résultats numériques. Afin de fournir des orientations et des appréciations sur le "poids" de chacun des paramètres et de leurs couplages, une étude de sensibilité - fiabilité est baptisée étude de Robustesse a été reconnue. Un résultat numérique est qualifié de "Robuste" s'il n'est pas très sensible à la variation de certains paramètres d'entrées de la simulation numérique. Il s'agit alors de préciser les paramètres "sensibles" et de relever de ceux-ci peuvent être identifiés avec qualité. Cette définition permet aussi de noter les paramètres moins influents, ainsi que les simplifications possibles des modèles, en vue de suggérer de possibles "dégradations" de ceux-ci et de réduire le nombre de paramètres nécessaires et la dimension du problème. Dans cette étude, nous quantifions l'effet des "incertitudes - sensibilités" liées aux différents paramètres thermophysiques, mécaniques. La sensibilité du type de modélisation, des lois de comportement adoptées et la modélisation de l'apport de chaleur, etc. Ont également été étudiées. Ces analyses numériques s'appuient sur une expérimentation variée au moyen de plusieurs cas tests identifiés comme des références. Trois cas tests sont retenus sur la base des critères suivants : pas de transformations de phases, même matériau (le 316L), structures simples de type plaque, soudage TIG, conditions aux limites mécaniques simples,. . . Ces analyses sont développées avec une approche progressive en les classant selon une complexité croissante des cas tests et des analyses. Les analyses concernent successivement le cas test "INZAT3" pour lequel une ligne de fusion sans métal d'apport est créée au centre d'une plaque non chanfreinée, le cas test du benchmark européen "NET-TG1", consistant en une plaque sur laquelle est déposée un cordon de soudure et enfin le cas test "maquette 24-25" du benchmark "Round Robin". Ce dernier exemple consiste à remplir en deux passes un chanfrein pratiqué sur la ligne médiane d'une plaque en acier 316L. Pour conduire une telle analyse de robustesse, la connaissance des paramètres est un élément clef. Ceux-ci ont été déduits de la littérature et de caractérisations spécifiques. Certaines de ces données constituent une base de données désignées "BIFE316L", à usage réservé.

  • Titre traduit

    Robustness of Numerical Simulation of TIG Welding (NSW) : 3D austenitic stainless steel-316L structures


  • Résumé

    The numerical welding simulation is considered to be one of those mechanical problems that have the great level of nonlinearity and which requires a good knowledge in various scientific fields. The “Robustness Analysis” is a suitable tool to control the quality and guarantee the reliability of numerical welding results. The robustness of a numerical simulation of welding is related to the sensitivity of the modelling assumptions on the input parameters. A simulation is known as robust if the result that it produces is not very sensitive to uncertainties of the input data. The term “Robust” was coined in statistics by G. E. P. Box in 1953. Various definitions of greater or lesser mathematical rigor are possible for the term, but in general, referring to a statistical estimator, it means “insensitive to small deviation from the idealized assumptions for which the estimator is optimized. In order to evaluate the robustness of numerical welding simulation, sensitivity analyses on thermomechanical models and parameters have been conducted. At the first step, we research a reference solution which gives the best agreement with the thermal and mechanical experimental results. The second step consists in determining through numerical simulations which parameters have the largest influence on residual stresses induced by the welding process. The residual stresses were predicted using finite element method performed with Code_Aster of EDF and SYSWELD of ESI-GROUP. An analysis of robustness can prove to be heavy and expensive making it an unjustifiable route. However, only with development such tool of analysis can predictive methods become a useful tool for industry. "BIFE316L", à usage réservé.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (241 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 184-192

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  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées (Villeurbanne, Rhône). Service Commun de la Documentation Doc'INSA.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : C.83(3218)
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