Contributions à l’amélioration d’un test de caractérisation de tôles ultrafines par microformage incrémental

par Cédric Bonnardot

Thèse de doctorat en Mécanique

Sous la direction de Sébastien Thibaud et de Pierrick Malécot.

Soutenue le 18-03-2021

à Bourgogne Franche-Comté , dans le cadre de École doctorale Sciences pour l'ingénieur et microtechniques (Besançon ; Dijon ; Belfort) , en partenariat avec FEMTO-ST : Franche-Comté Electronique Mécanique Thermique et Optique - Sciences et Technologies (Besançon) (laboratoire) et de Franche-Comté Électronique Mécanique- Thermique et Optique - Sciences et Technologies (UMR 6174) / FEMTO-ST (laboratoire) .

Le président du jury était Philippe Dal Santo.

Le jury était composé de Sébastien Thibaud, Pierrick Malécot, Philippe Dal Santo, Arnaud Delamézière, Lionel Léotoing, Fabrice Richard.

Les rapporteurs étaient Arnaud Delamézière, Lionel Léotoing.

mots clés

• Microformage incrémental mono point
• InDef test
• Méthode des éléments finis
• Nurbs
• Génération de défauts
• Identification
• Éléments finis, Méthode des

Résumé

De nos jours, la volonté de disposer d'une technologie permettant de produire des composants de plus en plus petits est bien présente dans les industries. Cependant la physique gouvernant le comportement des matériaux à l'échelle microscopique n'est plus la même qu'à l'échelle macro. C'est dans ce but que l'étude sur le microformage incrémental a vu le jour et qu'elle a mené à définir un nouveau type d'essai de caractérisation : l'InDef test. Ceci afin d'identifier les paramètres constitutifs les lois de comportement des matériaux testés sous forme de tôles ultra-fines. Cependant le coût d'identification de la méthode est fortement lié aux temps de simulation numérique du procédé. Cette thèse est dédiée à l'amélioration de la méthode InDef par l'introduction d'un outil de génération paramétrique de trajectoires basées sur des courbes NURBS. À l'aide de ce type de courbe, une méthode de compensation de trajectoire permettant de minimiser les défauts de mise en forme a été obtenue et sans utilisation d'outils numériques. Une méthode de prise en compte des défauts géométriques, basée sur une superposition modale, est également introduite pour tendre vers une prédiction plus fine du procédé. La simulation du procédé a également été réalisée par l'utilisation d'une méthode d'intégration temporelle implicite de Newmark. Finalement, le développement de l'ensemble des outils tend à améliorer la génération de trajets de déformations à l'aide de l'InDef test pilotés par la notion d'identifiabilité.

mots clés

• Single Point Incremental Forming process
• InDef test
• Finite element method
• Nurbs
• Geometrical Defect generation
• Identification

Titre traduit

Contributions to the improvement of a mechanical characterization test of ultra-thin sheets by incremental microforming

Résumé

Nowadays, the desire for technology to produce smaller and smaller components is very present in industries. However, the physics governing the behavior of materials at the microscopic scale is no longer the same as at the macro scale. This is why the study of incremental microforming was developped and led to the definition of a new type of characterization test : the InDef test. This in order to identify the parameters constituting the behaviour laws of the materials tested in the form of ultra-thin sheets. However, the cost of identifying with this method is strongly linked to the numerical simulation time. This thesis is dedicated to the improvement of the InDef test by the introduction of a toolbox for parametric generation of paths based on NURBS curves. Using this type of curve, a toolpath compensation method allowing to minimize the forming defects has been obtained without the use of numerical tools. A method of taking into account geometrical defects, based on modal superposition, is also introduced to tend towards a more precise prediction of the process. The process simulation was also carried out using a Newmark implicit time integration algorithm. Finally, the development of all these tools tends to improve the generation of deformation paths using the InDef test driven by the notion of identifiability.