Mesure de champs cinématiques à chaud pour la mise en forme d'alliages de titane

par Linh phuong Luong

Projet de thèse en Génie mécanique, mécanique des matériaux

Sous la direction de Luc Penazzi et de Rébecca Bonnaire.

Thèses en préparation à l'Ecole nationale des Mines d'Albi-Carmaux , dans le cadre de MEGEP - Mécanique, Energétique, Génie civil, Procédés , en partenariat avec ICA - Institut Clément Ader (laboratoire) et de SUMO - Surfaces, Usinage, Matériaux et Outillages (equipe de recherche) depuis le 02-10-2017 .


  • Résumé

    'La simulation numérique par éléments finis (E.F.) des opérations de formage à chaud ou de formage superplastique de tôles de titane est une des voies rencontrées pour comprendre et analyser l'influence des conditions de fabrication sur les défauts d'origine thermomécanique qui entraînent des opérations annexes de traitements thermiques ou de reprises couteuses pour réduire les distorsions géométriques. Pour améliorer la pertinence des modèles E.F., la validation de résultats tels que ceux de déplacement et de rotation nécessite l'accès à des mesures de champs cinématiques au cours des différentes phases de la fabrication et plus particulièrement, une mesure en continu lors de la phase de refroidissement des pièces. Afin d'obtenir les champs cinématiques, il est proposé d'utiliser une méthode optique, telle que la stéréo corrélation numérique d'images (stéréo-DIC). Cette méthode est maitrisée usuellement à température ambiante mais reste difficile à appliquer en environnement à hautes températures hétérogènes, pouvant atteindre près de 1000°C en raison de verrous scientifiques majeurs liés au phénomène de gradient d'indice optique et aux défauts de contraste. Ces effets engendrent des erreurs de mesure importantes voire rendent la mesure par DIC caduque. L'objectif principal de cette thèse est de développer des mesures de champs cinématiques à hautes températures tout en corrigeant les perturbations thermiques susceptibles d'altérer les mesures, qui seront utilisées sur des démonstrateurs du laboratoire afin de valider les modèles numériques. Une analyse métrologique de la mesure sera menée afin d'évaluer les incertitudes de mesure.'

  • Titre traduit

    High-temperature digital image correlation methods for titanium alloys forming


  • Résumé

    'In order to improve the numerical thermo-mechanical models of hot forming processes, the validation steps; such as displacement and rotation fields, requires continuous kinematic field records during different phases of fabrication [1,2]. To obtain such kinematic field, actually, the Digital Image Correlation (DIC) method could be used. This method is based on the gray level correlation technique on images captured from sensors. This technique is contactless and avoids disturbing thermal field during cooling. Despite this technique is well mastered at room temperature [3], it is difficult to control it at high temperature (until 1000°C) and heterogeneous environment. This is due to the scientific problems linked with mirage effect (refractive index gradient phenomena) [4, 5] and lost of image contrast [6]. These problems cause significant errors in kinematic measurements, even make measures obtained by DIC method meaningless. The aim of this thesis is to develop a kinematic field measurement methodology applied at high temperature that corrects thermal perturbations around hot object during the cooling phase. The methodology will be used as a demonstrator in the laboratory in order to validate the Finite Element numerical models.'