Étude de l'effet de l'usinage grande vitesse sur la tenue en fatigue de pièces aéronautiques

par Jérôme Limido

Thèse de doctorat en Génie mécanique

Sous la direction de Michel Salaün.

Soutenue en 2008

à Toulouse 3 .


  • Résumé

    L'objectif de cette étude est de décrire l'influence des conditions d'usinage grande vitesse sur la durée de vie en fatigue de pièces aéronautiques en alliage d'aluminium 7010. L'approche proposée comporte trois étapes principales. Dans la première étape, un modèle numérique 3D a été développé pour prédire la géométrie 3D de la surface fraisée. Ce modèle prend en compte les défauts de l'outil, les défauts de montage ainsi que la flexion de l'outil due aux efforts de coupe. Les efforts de coupe 3D sont obtenus grâce à un modèle SPH 2D. Cette méthode basée sur une représentation particulaire, donc sans maillage, permet une nouvelle approche de la séparation du copeau. La seconde étape s'attache à déterminer les durées de vie associées aux surfaces numériques obtenues lors de la première étape. L'influence prépondérante de la texture de surface sur la durée de vie en fatigue est représentée par la concentration de contrainte locale qu'elle génère. La troisième étape s'attache à développer l'articulation des deux étapes précédentes pour obtenir un modèle de prédiction de la durée de vie à partir des paramètres d'usinage et des propriétés intrinsèque du matériau de la pièce. Les durées de vie prédites ont été comparées à des mesures issues d'essais de fraisage représentatifs de conditions d'usinage actuelles. L'erreur maximale est d'environ 15% par rapport aux essais. Le modèle ainsi validé a été utilisé dans une première démarche d'optimisation des paramètres d'usinage par rapport à la fatigue. Nous montrons qu'il est, dans certains cas, possible d'assouplir les contraintes des gammes d'usinage tout en conservant la durée de vie désirée.

  • Titre traduit

    Predictive modelling of high speed machining effect on the fatigue life of aeronautical parts


  • Résumé

    The aim of this study is to describe the influence of the high speed machining conditions on the fatigue life of aeronautical alloy parts (AA-7010 aluminium). The approach suggested comprises three principal parts. In the first part, a 3D numerical model was developed to predict the 3D geometry of milled surface. This model takes into account the defects of the tool, the defects of assembly as well as the deflection of the tool due to the cutting forces. The 3D cutting forces are obtained thanks to a 2D SPH model. This method based on a particulate representation (therefore without grid) allows a new approach of the chip separation. The second part attempts to determine the life spans associated with the numerical surfaces obtained with the first part. The dominating influence of the surface texture on the fatigue life span is represented by the local stress concentration which it generates. The third part attempts to develop the articulation of the two preceding parts to obtain a life span prediction model starting from the machining parameters and the intrinsic properties of part material. The predicted life spans were compared with measurements resulting from milling tests representative of current machining conditions. The maximum error is approximately 15% compared to the tests. The model thus validated was used in trial cases to optimize the machining parameters compared to fatigue life. We show that it is possible to soften the machining constraints while preserving the desired fatigue life.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (229 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 179-193

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  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2008TOU30280
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