Anisotropie de l'endommagement et simulations numériques en mise en forme par grandes déformations plastiques

Anisotropic damage and numerical simulations in metal forming by finite plastic strains

• Auteur / Autrice : Trong Dung Nguyen
• Direction : Houssem Badreddine, Khémais Saanouni
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Systèmes mécaniques et matériaux
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Troyes
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences pour l'Ingénieur (Troyes, Aube)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Travail de la tôle

Simulation

Endommagement, Mécanique de l' (milieux continus)

Anisotropie

Élastoplasticité

Résumé

La simulation numérique est devenue une composante indiscutable dans le processus d’optimisation et de développement des procédés de mise en forme. Ces procédés sont en perpétuelle évolution et mettent en jeux de plus en plus de nouveaux matériaux ayant des comportements thermomécaniques complexes. C’est pour cela que la finesse des modèles conditionne fortement la fiabilité des prévisions numériques nécessitant ainsi des modèles à fortes capacités prédictives. Ce travail est dédié à la modélisation théorique et numérique de diverses anisotropies initiales et induites en focalisant sur l’anisotropie induite par l’endommagement ductile en grandes déformations. Pour une meilleur description des diverses anisotropies, une théorie non-associée est utilisée pour laquelle un critère de plasticité et un potentiel plastique sont séparément définis. L’anisotropie de d’endommagement est décrite par une variable d’endommagement tensorielle du second d’ordre et son effet sur les champs mécaniques est introduit par un opérateur effet d’endommagement de quatrième ordre. Des algorithmes robustes d’intégration locale du modèle couplé anisotrope sont développés et validés pour son implémentation dans le code de calcul par éléments finis ABAQUS/Explicite. La validation réalisée sur un point matériel (EVR) est effectuée avec divers trajets de chargement simples et complexes. Pour le calcul des structures, plusieurs exemples de procédés en 3D sont analysés tels que : le gonflement hydraulique et des exemples d’essais d’emboutissage

Numerical simulation became a component undisputed in the optimization and the development of the metal forming processes. These processes are constantly evolving and put into play more and more new materials with complex thermomechanical behaviors. For this reason the degree of fidelity of the behavior models strongly influences the reliability of numerical predictions and requires strong predictive capabilities. This work is dedicated to theoretical and numerical modeling of various initial and induced anisotropies by focusing on the anisotropy induced by ductile damage at finite strains. For a better description of the various anisotropies, a non-associative theory is used, for which a yield criterion and plastic potential are separately defined. The anisotropy of damage is described by a second rank tensorial damage variable and its effect on the mechanical fields is introduced by a fourth rank tensorial operator. Robust algorithms for local integration of the coupled anisotropic model are developed and validated for its implementation in the finite element code ABAQUS / Explicit. The validation performed on a material point (EVR) is done with various simple and complex loading paths. For finite element calculation on structures, several examples of processes are analyzed in 3D such as: bulge test and some examples of deep drawing tests