Production de tubes de précision : influence de l'excentricité, des contraintes résiduelles et de l’évolution de la texture : expériences et simulation multi-échelle

Precision tube production : influencing the eccentricity, residual stresses and texture developments : experiments and multiscale simulation

• Auteur / Autrice : Farzad Foadian
• Direction : Adèle Carradó, Heinz Palkowski
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 09/02/2018
• Etablissement(s) : Strasbourg en cotutelle avec Technische Universität Clausthal (Allemagne)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de physique et chimie des matériaux (Strasbourg)
• Jury : Président / Présidente : Karl-Heinz Spitzer
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Volker Wesling
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Birgit Awiszus, A. Erman Tekkaya

Mots clés

Mots clés contrôlés

Matériaux -- Texture

Étirage (travail des métaux)

Contraintes résiduelles

Simulation, Méthodes de

Propriétés mécaniques

Tubes

Mots clés libres

Excentricité

Contraintes résiduelles

Texture

Simulation multi-échelle

FEM

DFT

MEAM

MD

DD

CP

Tube

EBSD

Diffraction neutronique

Diffraction synchrotron

Inclinaison

Décalage

Eccentricity

Residual stresses

Texture

Multiscale simulation

FEM

DFT

MEAM

MD

DD

CP

Tube

EBSD

Neutron diffraction

Synchrotron diffraction

Tilting

Shifting

Résumé

Le but principal de ce travail était d'optimiser le processus standard d'étirage des tubes de manière à contrôler l'excentricité, qui peut être la réduction ou l'augmentation de l'excentricité. Pour cette raison, l'inclinaison et / ou le déplacement ont été introduits respectivement dans le matrice et / ou le tube. Plusieurs tubes de matériaux différents - tels que le cuivre, l'aluminium, le laiton et l'acier - de différentes dimensions ont été étudiés. L’effet sur l'excentricité a été analysé en utilisant divers angles d'inclinaison, valeurs de déplacement ou combinaison d'inclinaison et de décalage. Tout en influençant et en contrôlant l'excentricité, l'évolution des contraintes résiduelles et de la texture due à l'inclinaison et / ou au décalage introduits ont été étudiées. L'autre objectif de ce travail était de développer un modèle FEM universel, afin d'obtenir les paramètres d'entrée requis, liés au matériau ou au processus ou aux deux. Ce modèle FEM a été utilisé pour accomplir la simulation du processus de formage du métal défini par l'utilisateur et pour analyser des situations plus complexes. À cet égard, un modèle de simulation multi-échelle a été développé à l'aide d'une méthode de simulation multi-échelle avec l'approche Integrated Computational Material Engineering.

The main and foremost aim of this work was to optimize the standard tube drawing process in a way that the eccentricity can be controlled, which can be the reduction or increase of eccentricity. For this reason, tilting and/or shifting was introduced to the die and/or tube, respectively. Different tubes of varied materials, such as copper, aluminum, brass, and steel with different dimensions were investigated by various tilting angles, shifting values, or combination of tilting and shifting and their effect on the eccentricity was analyzed. Along influencing and controlling the eccentricity, the evolution of the residual stresses and texture due to the introduced tilting and /or shifting were investigated. The other aim of this work was to develop a universal FEM model, which can get the required or desired input parameters, which can be material-related or process related or both, and perform the simulation of the user-defined metal forming process and therewith analyze more complex situations. In this regard, a simulation model was developed using a multiscale simulation method with Integrated Computational Material Engineering approach.