Un modele thermomecanique du refroidissement des pieces de fonderie

par Jean-Jacques Brioist

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de Michel Bellet.

Soutenue en 1995

à Paris, ENMP .

mots clés

• Sciences appliquees

Résumé

Le present travail propose un modele thermomecanique tridimensionnel de la phase de refroidissement en fonderie, ainsi que son traitement numerique par la methode des elements finis. L'examen preliminaire des phenomenes physiques mis en jeu dans le procede permet de degager quelques hypotheses importantes: remplissage instantane, moule rigide, petites transformations. Le traitement numerique des transferts thermiques est ensuite expose ; l'accent est mis sur deux particularites algorithmiques: la prise en compte du changement de phase ainsi que la resolution alternee multi-domaine sur des maillages non-coincidents. L'interaction entre phenomenes thermiques et mecaniques est realisee par une actualisation incrementale. Un facteur essentiel de l'interaction est le decollement du au retrait entre la piece et le moule, analyse par un algorithme de contact nodal specifique. Le coefficient d'echange thermique entre les deux solides est fonction de l'amplitude du retrait a l'interface. Le comportement du metal de l'etat liquide a l'etat solide est decrit par une loi elastoviscoplastique unique (la loi de perzyna) pour laquelle nous avons developpe une procedure de resolution originale. Quelques applications completent l'expose: formation d'une lame d'air par retrait axial, puis radial ; moulage d'une roue en fonte ; moulage d'un cylindre de suspension. L'interet du modele tient au fait qu'il opere sur les caracteristiques physiques et mecaniques des alliages plutot que sur des regles de l'art specifiques: l'utilisation de lois physiques permet ainsi d'assurer le caractere predictif du modele en toute generalite

Titre traduit

A thermo-mechanical model of the cooling stage of die-cast parts

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