Compréhension et maîtrise du procédé de fluovissage

par Fadik Aslan

Projet de thèse en Mécanique-matériaux

Sous la direction de Tudor Balan et de Laurent Langlois.

Thèses en préparation à Paris, HESAM , dans le cadre de École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur (Paris) , en partenariat avec Laboratoire de Conception Fabrication Commande (laboratoire) depuis le 14-11-2016 .


  • Résumé

    Le projet de thèse porte sur le procédé de fluovissage et son application à l'assemblage de structures de type automobile. Ce procédé n'a fait que très récemment l'objet de quelques études scientifiques disparates et le niveau de connaissances est encore relativement modeste. Le projet se focalise donc essentiellement sur le procédé avec un double objectif. D'une part, il s'agit de clarifier les mécanismes physiques à l'œuvre et leur influence sur le résultat du procédé. C'est une problématique complexe puisque plusieurs matériaux interagissent (deux ou plusieurs composants à assembler, ainsi que la vis), dans un contexte de très grandes déformations plastiques avec endommagement et de fortes interactions thermomécaniques. Même le bridage induit des effets de type structure, qui se superposent aux effets matériau. Cette étape de compréhension alimentera le deuxième objectif visant à progresser dans la maitrise du procédé, en identifiant les principaux paramètres opératoires et leur influence sur le résultat du procédé. D'un point de vue méthodologique, l'étude comportera un volet expérimental significatif, qui s'appuiera sur la plateforme AMI – Assemblages Mécaniques Innovants de l'IRT M2P. Face au nombre important de paramètres et à la relative méconnaissance de leurs effets et de leurs interactions, une méthodologie expérimentale rigoureuse doit être développée et mise en œuvre. Les expérimentations porteront essentiellement sur le procédé lui-même, même si des caractérisations des matériaux pourront s'avérer nécessaires. En particulier, on tentera d'établir des liens entre les effets des différents paramètres opératoires et les matériaux de l'assemblage. Une simulation numérique pertinente du procédé sera mise en œuvre afin d'aider au dépouillement et à la compréhension des essais, et de compléter ceux-ci par des études paramétriques moins onéreuses. Basé sur des logiciels de simulation industriels, ce développement devra s'appuyer sur des modélisations fines de la réponse thermomécanique des matériaux intervenant dans l'assemblage. L'identification judicieuse des paramètres de comportement et d'échange thermique constituera un pré-requis important pour aboutir à des résultats prédictifs et pouvoir remonter à l'interprétation des phénomènes physiques réels qui régissent le procédé. Du point de vue numérique, la complexité du procédé soulève de nombreux défis auxquels il faudra tenter d'apporter des réponses afin d'aboutir à une prédiction raisonnable en termes de ressources, mais suffisamment représentative et précise. Dans le contexte industriel de l'étude, la simulation numérique est un passage obligé pour l'évaluation de faisabilité, et une exigence du secteur automobile en particulier – en amont de toute expérimentation. Le modèle numérique développé devra donc servir de prototype dans ce sens. L'étude expérimentale et numérique permettra de générer une quantité significative de données, dont il faudra s'efforcer d'identifier et d'extraire les principales tendances et lignes directrices, afin de construire des outils (modèles) efficaces d'aide à la mise en œuvre industrielle du procédé. Ce type d'outil peut prendre des formes diverses mais constitue un objectif important pour l'IRT.

  • Titre traduit

    Comprehension and mastering flow drill screwing process


  • Résumé

    The project of thesis focus on the process of flow drill screwing and its application the assembly in the automotive industry. This process was recently the object of some disparate scientific studies and the level of knowledge is still relatively modest. The project focus primarily on the process with a double objective. On the one hand, it is necessary to clarify the physical mechanisms and their impact on the result of the process. This is a complex issue, because several materials can interact (two or several sheets to be assembled, as well as the screw), in a context of the plastic deformations with damage and of a strong thermomechanical interactions. Even specimen fixation induces structural effects, which add on the material effects. This step of comprehension will fuel the second objective, the aim of improving the control of the process, by identifying the principal parameters and their impact on the result of the process. From a methodological point of view, the study involved significant experiment, which will be achieved in the platform AMI – Innovating Mechanical Assemblies of IRT M2P. Vis-a-vis the significant number of parameters and with the lack of knowledge of their effects and their interactions, a rigorous experimental methodology must be developed and implemented. The experiments will mainly focus on the process itself, even if characterizations of materials can prove to be necessary. In particular, we will try to establish links between the effects of the various operational parameters and materials of the assembly. A numerical simulation of the process will be achieved in order to contribute with the examination and the comprehension of the tests, and to supplement those by parametric studies. An industrial software of simulation will be used. This study will be based on finite element method of the thermomechanical answer of materials intervening in the assembly. The judicious identification of the parameters of behavior and heat exchange will constitute pre-necessary important to lead to predictive results and to be able to interpret of the real physical phenomena. From the numerical point of view, the complexity of the process raises many challenges for which it will be necessary to try to give answers in order to lead to a reasonable prediction, but sufficiently representative and precise. In the industrial context of the study, the digital simulation is a required passage for the evaluation of feasibility, and a requirement of the automobile industry in particular – upstream of any experimentation. The numerical model will have to thus be used as prototype. The experimental and numerical study will make it possible to generate a significant quantity of data, of which it will be necessary to identify and extract the principal trends and hot lines, in order to build tools (models) effective of assistance to implementation the industrial of the process. This kind of tool can take various forms but constitutes an important objective for the IRT.