Développement d’un modèle numérique sur l’étude de l’intégrité des surfaces en perçage

par Mathieu Girinon

Thèse de doctorat en Mécanique et Ingénierie

Sous la direction de Eric Feulvarch, Joël Rech et de Frédéric Valiorgue.

Soutenue le 13-09-2017

à Lyon , dans le cadre de École doctorale Sciences Ingénierie Santé (Saint-Etienne) , en partenariat avec Laboratoire de tribologie et dynamique des systèmes (Écully, Rhône) (laboratoire) , École centrale de Lyon (établissement opérateur d'inscription) et de Ecole nationale d'ingénieurs (Saint-Etienne) (établissement opérateur d'inscription) .

Le président du jury était Véronique Favier.

Le jury était composé de Eric Feulvarch, Joël Rech, Frédéric Valiorgue.

Les rapporteurs étaient Mohammad Jahazi, Yann Landon, Jean-Philippe Ponthot, Tarek Mabrouki.


  • Résumé

    L’intégrité de surface a un rôle significatif sur la tenue en fatigue des composants usinés. Des spécifications particulières émergent de la part des fabricants et particulièrement de ceux de l’aéronautique. Les trous percés sont des zones critiques à partir desquelles des endommagements peuvent se produire. Néanmoins les contraintes résiduelles sont peu étudiées en perçage. Elles émanent de phénomènes multi-physiques issus de l’opération de perçage difficilement identifiables à cause du confinement du trou. Ce rapport présente les travaux expérimentaux et numériques mis en œuvre au cours de la thèse. Le projet s’est d’abord focalisé autour de l’identification des phénomènes physiques mis en jeu pendant l’opération de perçage pour différents modes de lubrification et sur l’analyse des contraintes résiduelles sur la surface du trou percé. Ce premier volet expérimental a posé les bases de compréhension nécessaires au développement des modèles numériques.Les développements numériques s’articulent autour de deux axes. Le premier consiste à représenter l’opération de perçage. L’état de l’art ainsi qu’une étude préalable ont permis d’identifier les difficultés liées à la modélisation numérique d’une opération de perçage pour des longueurs percées significatives. Le premier modèle développé répond à cette problématique et détermine les sollicitations induites par le perçage nécessaires au calcul des contraintes résiduelles. Le deuxième axe de développement numérique permet de prédire les contraintes résiduelles présentes dans une pièce percée à partir des chargements issus du premier modèle.

  • Titre traduit

    Development of a numerical model to study surface integrity in drilling processes


  • Résumé

    The surface integrity has a significant impact on the fatigue life of the machined parts. New requirements appear from manufacturers and especially from aeronautical industrialists. Drilling holes are critical and can damage the component. Nevertheless, residual stresses are not studied a lot in drilling processes. The residual stresses created are a result of multi-physical phenomena during drilling processes. It is difficult to identify them due to the confinement of the hole. In the current study, experimental tests are realized and numerical model of drilling surface integrity was developed. First, experimental works were performed in several lubrication conditions to understand physical phenomena which lead to residual stresses in the drilled workpiece. The numerical developments are set-up about two sections. The first numerical model represents the drilling operation. The state of the art and an initial study were shown that the actual numerical models are not able to simulate a drilling operation in an important drilling depth. So the first numerical model gives an estimation of loads induced by the drilling operation and necessary to compute residual stresses. Finally, the second numerical model simulates residual stresses in a drilled part taking in account loads provided.


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Cette thèse a donné lieu à une publication en 2017 par Ecole Nationale d'Ingénieurs de Saint-Etienne à Saint-Etienne

Développement d'un modèle numérique sur l'étude de l'intégrité des surfaces en perçage


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Informations

  • Sous le titre : Développement d'un modèle numérique sur l'étude de l'intégrité des surfaces en perçage
  • Détails : 1 vol (XIII, 175 p.)
  • Annexes : Bibliogr. pp 151-162
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