Compréhension et modélisation tensorielle des mécanismes de refermeture de porosités dans les procédés de mise en forme à haute température.

par Abdelouahed Chbihi

Projet de thèse en Mécanique numérique et Matériaux

Sous la direction de Pierre-Olivier Bouchard et de Marc Bernacki.

Thèses en préparation à Paris Sciences et Lettres , dans le cadre de SFA - Sciences Fondamentales et Appliquées , en partenariat avec Centre de mise en forme des matériaux (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes) (laboratoire) et de École nationale supérieure des mines (Paris) (établissement de préparation de la thèse) depuis le 15-02-2014 .


  • Résumé

    La présence des défauts, sous forme de pores, après un procédé de fonderie de larges pièces métalliques nécessite des procédés de mise en forme adaptés afin de réduire le taux de ses défauts le maximum possible. Or, actuellement, il y a manque de connaissance des mécanismes la refermeture des porosités. Donc, il n y a pas de modèles adéquats pour prédire l'évolution du volume dans un contexte de procédés multi-passes. Deux limitations principales sont souvent citées dans la littérature: 1- Un chargement axisymetrique est souvent considéré ce qui ne représente pas le cas d'un état de chargement général. 2- Au cours des procédés industriel, la refermeture est souvent réalisée en plusieurs passes en changeant la direction principale de chargement. Donc, l'utilisation de modèle scalaire ne pourrait pas représenter la porosité d'une manière globale. Un nouveau modèle, utilisant le tensor d'inertie pour décrire la forme et l'orientation de la porosité, est proposé. Ce modèle permet, naturellement, de prendre en compte la variation de la geométrie de la porosité après un changement de la direction de refermeture lors d'un procédé multipasses. En se basant sur une approche multi-échelle, le modèle prend en compte la triaxialité des contraintes et le paramètres de Lode afin de définir l'état de contrainte d'une manière unique. Une stratégie d'optimisation est utilisée afin d'identifier les constantes du modèle de refermeture des porosités. Un bon accord est constaté entre les prédictions du modèle, les simulations à champ complet sur VER et les simulations à l'échelle des procédés industriels.

  • Titre traduit

    Understanding and tensorial modelling of void closure during hot metal forming processes.


  • Résumé

    The presence of voids after casting processes of large metal workpieces requires the use of adapted hot metal forming processes to deliver sound products. Yet, there is, at present, a lack of knowledge regarding void closure mechanisms and there is no reliable model able to accurately predict void closure within the context of multipasses processes. Two limitations are noted in the existing models in literature: 1- An axisymmetric loading condition is always considered. Which is not representative of a general loading state; 2- During industrial processes, void closure is always performed in different passes leading to a change of the main loading direction. It is then obvious that a scalar description cannot properly provide all the relevant information about the void state. A new model using voids inertia tensor to describe its geometrical evolution (shape and orientation) is proposed (coping with the aforementioned limitation 2). This new method naturally allows to take into account void's geometry variation after each rotation of the multipasses process. Based on an advanced multiscale approach This model accounts for both stress triaxiality ratio and Lode angle in order to generalize the considered stress state (tackling issue 1). Finally, an optimization strategy is used to fit the model constants of the void closing method. Very good agreement between the model predictions, explicit RVE simulations and real industrial processes simulations will be discussed in this talk.