Simulation par la méthode des éléments finis du thermoformage de plaques épaisses

par Daniel Mercier

Thèse de doctorat en Sciences des matériaux

Sous la direction de Fabrice Schmidt.

Soutenue en 2006

à Paris, ENMP .

mots clés

• Polymères
• Thermoformage
• Matériaux -- Propriétés mécaniques
• Simulation par ordinateur
• Matières plastiques -- Thermoformage

Résumé

Cette thèse de doctorat a été organisée en collaboration entre l’université de Lehigh et l’école des Mines d’Albi sur le sujet : « Simulation numérique du thermoformage de plaques épaisses ». Les applications de cette recherche couvrent une large gamme de produits du thermoformage. En raison de cette collaboration et des prés requis imposés par chaque institut, le sujet de thèse a été séparé en deux parties indépendantes sur un même sujet global. À l’université de Lehigh University, un programme de calculs d’éléments finis en trois dimensions a été développé pour simuler les déformations mécaniques durant le procédé. Le comportement numérique des matériaux choisi est hyperélastique avec une hypothèse d’incompressibilité. Le maillage de la structure peut inclure des symétries. Le contact est pris en compte avec présence de moule statique ou dynamique. Le travail de recherche s’est focalisé sur la simulation des non linéarités et des instabilités observées pour ce type de matériaux. L’auteur conclue sur les difficultés rencontré pour simuler un comportement en grande déformation et le besoin de complément numériques tel qu’une procédure de remaillage. À l’Ecole des Mines d’Albi, un rhéomètre élongationnel bi-axial a été développé et assemblé pour caractériser les propriétés des matériaux utilisé en thermoformage. Le polymère est préalablement étirée durant une étape d’extrusion en plaque thermoformable et présente un comportement final isotropique transverse. Le rhéomètre utilise la méthode d’inflation d’une pastille de polymère à chaud.

Titre traduit

Finite element simulation of thick sheet thermoforming

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