Application du modèle d'écrouissage cinématique à la mise en forme : influence de la température sur limite de formage

Kinematic hardening theory : thermomichanical coupling and sheet formability

• Auteur / Autrice : Daniel Dudzinski
• Direction : Alain Molinari
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance en 1986
• Etablissement(s) : Metz

Mots clés

Mots clés contrôlés

Écrouissage

Travail des métaux

Résumé

La limite de formage d’une tôle dépend des caractères du matériau (écrouissage, sensibilité à la vitesse, à la température, anisotropie, endommagement, …) et de la trajectoire de déformation. Ce travail consiste en l'étude de l'influence de plusieurs de ces paramètres. Nous proposons l'utilisation d'un modèle d'écrouissage cinématique écrit en grandes déformations avec terme de mémoire. L'objectivité de la loi d'écrouissage est assurée par l'emploi de la dérivée de Jaumann ou de la dérivée en rotation propre. La formulation choisie conduit à une relation contraintes-déformations de type VOCE avec un coefficient d'écrouissage fonction de la déformation. Des matériaux tels que le laiton ou l'acier inoxydable présentent ce genre de comportement. La comparaison entre les deux théories d'écrouissages (isotrope et cinématique) montre que la limite de formage dans le biaxé positif est fortement sensible à la courbure de la surface d'écoulement au voisinage du point de charge. Une forte courbure déstabilise et ceci d'autant plus que le matériau est fortement écrouissable. Dans la région R>o nous avons mis en évidence une instabilité en cisaillement qui est d'abord associée à une instabilité en striction puis qui semble se développer seule pour le chemin R=-1. Cela nous conduit à étudier le comportement en cisaillement simple de notre modèle. Ce comportement varie suivant la dérivée objective utilisée. Toutefois les limites de formage obtenues pour R=-1 avec les 2 dérivées (Jaumann et rotation propre) sont peu différentes. L'influence de la température est analysée d'abord dans le cadre d'un modèle isotrope et pour des matériaux présentant une instabilité en cisaillement simple due à un adoucissement thermique important, puis avec la théorie cinématique. Nous avons introduit dans la loi d'écrouissage cinématique un terme de température qui conduit à un adoucissement thermique et ceci quel que soit le chemin. En supposant la déformation adiabatique, nous avons calculé les limites de formage et nous les avons comparées à celles obtenues dans le cas d'une déformation isotherme. L'adoucissement thermique déstabilise l'écoulement, il favorise la localisation dans la région de température la plus élevé. Nous avons également considéré la sensibilité à la vitesse de déformation et l'influence du trajet de déformation. Les résultats obtenus pour des chemins complexes traduisent correctement les tendances expérimentales

A great number of parameter may influence the formability of sheets. Among the most important are the strain-hardening, the strain rate sensitivity, damage, initial and induced anisotropy. For some materials with low thermal conductivity or high rate conditions, thermal effects are not negligible. Influence of such effects on formability has received little attention. In the first part of this work, we are concerned in anisotropic induced hardening. We use a formulation of kinematic hardening with memory effect. This formulation leads to a VOCE-type stress-strain law. So the powedr law with constant strain hardening coefficient may not be the best description of materials like brass or stainless steel that seem to exhibit a VOCE stress-strain law. The effect of the objective derivative used in the kinematic hardening model is discussed. Two objective derivatives are tested leading to different behavior in simple shear. We study the influence of this behavior on the forming limit diagrams and compare with experimental results. We are also interested in the influence of strain rate sensitivity and thermomechanical coupling on formability. Finally, we consider a material which the shear stress depends upon temperature, strain, strain rate through a power law. Shear localization is studied and combined influence of strain rate sensitivity, strain hardening and thermal softening in formability is discussed