Modélisation numérique du grenaillage de précontrainte : approche tridimensionnelle et dynamique

Numerical modelling of shot peening processes : tridimensionel and dynamic approach

• Auteur / Autrice : David Deslaef
• Direction : Emmanuelle Rouhaud
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences mécaniques pour l'ingénieur
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Troyes
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences pour l'Ingénieur (Troyes, Aube)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Dynamique

Éléments finis, Méthode des

Modèles mathématiques

Résumé

Le grenaillage de précontrainte est un traitement mécanique de surface très utilisé dans l'industrie pour augmenter les performances mécaniques des pièces métalliques. Actuellement, le bénéfice de ce traitement est évalué grâce à des méthodes empiriques parfois très coûteuses. L'objectif de ce travail est de mettre au point une méthode de calculs définissant l'état mécanique complet de la pièce après traitement. Une telle démarche à pour but de diminuer les différentes expériences de validation et d'optimiser les paramètres du grenaillage en fonction de la durée de vie souhaitée pour la pièce. La méthode des éléments finis est utilisée pour analyser les phénomènes mécaniques mis en jeu lors du grenaillage. La complexité du procédé impose toutefois de nombreuses contraintes à la simulation. La plupart des auteurs ayant proposé des modèles numériques de grenaillage n'ont abouti qu'à une simulation dépendante de plusieurs hypothèses simplificatrices, ce qui n'a permis qu'une exploitation partielle des résultats. Le béénfice des techniques de simulation existantes étant limité, la mise au point de nouveaux modèles éléments finis ont donc été nécessaires. L'analyse dynamique à mis en évidence une oscillaiton de différents champs (contraintes, déplacements) engendrée par la partie élastique du comportement du matériau. Une analyse statique basée sur un principe d'équivalence énergétique a donc été proposée pour palier à ce problème. Une fois les modèles géométriques et numériques mis au point, l'influence des paramètres les plus importants sur les contraintes résiduelles (rayon, vitesse et dureté de la bille, angle d'incidence des impacts, coefficient de frottement et nombre d'impacts) a été évaluée. Les modèles ont été validés avec des mesures de contraintes résiduelles par diffraction des neutrons. La concordance des résultats numériques et expérimentaux fait des modèles éléments finis proposés, un outil efficace pour l'optimisation du grenaillage.