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Dissertations / Theses on the topic 'Emboutissage'
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Raharijaona, Fabrice. "Tribologie de l'aluminium en emboutissage." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1999. http://www.theses.fr/1999INPL008N.
Full textAbstract:
L'introduction de pièces de carrosserie en aluminium (alliages 5xxx et 6xxx) peut être une réponse à l'allégement des véhicules Elle nécessite cependant une meilleure connaissance du comportement tribologique de ce matériau avant le passage en grande série. Tout d'abord, afin d'éviter des essais coûteux sur presse réelle. Nous avons établi une corrélation entre les conditions de contact sous presse et celles sur tribomètres d'étirage-plan. En prenant l'évolution de la microgéométrie de surface comme critère de correspondance Ensuite, la construction de plans d'expériences de Taguslu nous a perm1s d'établir des relations (i c des lois) entre le coefficient de frottement et des paramètres influents comme la pression apparente de contact. La vitesse relative de glissement tôle/outil pouvant être pris en compte dans un code de simulation numérique (PAMSTAMP) Ces lois ont été validées puis testées sur des géométries de pièces simples. Des résultats très prometteurs sur l'aluminium nous incitent à poursuivre dans cette voie. Enfin, un examen approfondi de la relation entre frottement paramètres influents et modifications surfaciques nous conduisent finalement à la tribologie des interfaces et à la notion de troisième corps que seules permettent de donner une explication qualitative au comportement tribologique spécifique de l'aluminium en emboutissage.
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Ellagoune, Salah. "Contribution à l’étude du plissement en emboutissage." Lyon, INSA, 1987. http://www.theses.fr/1987ISAL0060.
Full textAbstract:
La tendance actuelle voulant qu'on allège les véhicules par diminution des épaisseurs des tôles et augmentation des caractéristiques mécaniques, le problème du plissement lors d'une opération d'emboutissage est devenu un problème critique. L'objectif fixé au départ de ce travail, en relation avec les industriels, a été l'analyse des conditions d'apparitions de plis ou de cloques en cours d'emboutissage en recherchant l'influence relative des caractéristiques mécaniques de la tôle, des paramètres géométriques (épaisseur, forme), des paramètres technologiques du procédé (pression de serre-flan, conditions d'interface métal-outil). Pour répondre à ces questions, nous avons choisi dans un premier temps d'utiliser le test YOSHIDA. C'est ainsi que la première partie regroupe les résultats expérimentaux obtenus par moiré-ombre sur huit nuances de tôles allant de la tôle à emboutissage classique à la tôle à très haute résistance ; la cinétique du développement des plis est relevée sur chaque échantillon. Dans la deuxième partie, nous avons fait une étude numérique de l'éprouvette YOSHIDA, par éléments finis de coques en grands déplacements, afin de réaliser une étude paramétrique complète ; on a pu mettre en évidence, entre autres, la très grande sensibilité du plissement à l'épaisseur de la tôle, sa limite élastique et son taux d'anisotropie. Dans la troisième partie, nous avons réalisé des emboutis tronconiques, plus représentatifs des emboutis industriels. Nous avons établi un critère énergétique d'apparition des plis, en comparant, sur un élément de la tôle, l'énergie nécessaire à la formation d'un pli avec le travail des contraintes sur le bord de l'élément lors de la formation du pli. Les flèches critiques obtenues sont en excellente concordance avec les résultats expérimentaux et mettent bien en évidence l'influence de l'épaisseur de la tôle, de ses caractéristiques mécaniques, de l'effort de serre-flan<br>As the present trend is to lighten vehicles by sheet reduction thickness ; tje wrinkling phenomenon during deep drawing process becomes a critical problem with the change of materiel mechanical behaviours ; The first purpose of this research, with industrial relationship, was to observe wrinkling formation during deep drawing operation and to study the relative influence of sheet mechanical properties, geographical parameters (thickness, shape) and technological parameters of process (blank-holder force, metal-tool contact… ) The YOSHIDA buckling test has been chosen to reach this aim. Thus the first part of this research describes the experimental results obtained by a Moire fringe pattern method applied to eight kind of sheet ranging from classical deep drawing steel to high strength steel. The kinematic of the wrinkle development has been recorded for each sample of metal. Th e second part of this work lies with a computer solution of the YOSHIDA buckling test by the finite element method in order to bring up a complete parametric investigation. A large displacement formulation with shell elements has showed hat wrinkling is mainly sheet thickness dependent, yield stress dependent and anisotropic rate dependent. The third part is devoted to a more practical case, a conical flange which is more representative of manufacturing process. An energetic criteria has been developed and tested ; This criteria forecasts wrinkling by comparing the energy needed for the wrinkle rising and the energy available at the edges of the wrinkle during its rising. The predicted critical deflection is an excellent agreement with experimental results. The kind of analysis point out, influence too, influence of sheet thickness, mechanical caracteristics and blank-holder force
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Dahan, Yoann. "Formabilité de l’Usibor 1500P pour emboutissage à chaud." Paris, ENMP, 2008. http://www.theses.fr/2008ENMP1547.
Full textAbstract:
L'USIBOR 1500P®, acier au Carbone/Manganèse microallié au bore, est destiné à l'emboutissage à chaud. Cette nuance présente des propriétés particulièrement intéressantes comme l'aptitude à la mise en forme à chaud et les propriétés d'usage à froid après traitement thermique. Les données de formabilité sont primordiales pour prédire la faisabilité de pièces embouties à chaud. Jusqu'à présent, aucune procédure expérimentale ne permettait de déterminer la formabilité à chaud en prenant en compte les conditions spécifiques au procédé. Ce manuscrit présente les travaux qui ont été effectués dans ce domaine. Tout d'abord, un dispositif expérimental pertinent a été développé tout en permettant la variation de nombreux paramètres du procédé. Un très grand nombre d'essais d'emboutissage de type Nakazima et Marciniak a ensuite été réalisé pour différents paramètres du procédé (déplacement, vitesse, frottement et échange thermique) et du flan (température, épaisseur et forme). Le dépouillement et l'analyse de ces essais ont permis de mettre au point une méthodologie basée sur la méthode de Bragard. Cette procédure détermine les déformations limites du matériau à chaud. Pour finir, des essais sur pièces industrielles ont permis de valider cette approche et les données qui ont été obtenues pour de multiples conditions de procédés<br>USIBOR 1500 P® is a coated C-Mn steel which is micro-alloyed with boron. It displays excellent processing properties in hot stamping, both in terms of formability, quenchability and surface protection, and allows to produce part with mechanical properties of the formed part. Formability data of the material is of primary importance to make a decision in terms of feasibility of a given part. Up to now, no experimental procedure is available in the literature to determine the forming limits of hot stamped material, taking into account the specific features of this process. This manuscript reports research work performed to develop and validate such a methodology. First, an efficient experimental set-up which allows to vary all the desired process conditions has been developed. Several hundred Nakazima and Marciniak hot stamping tests have been carried out for various process parameters (stroke, velocity, friction and heat exchange) and blank parameters (temperature, thickness and shape). The third step consisted in developing and validating an analysis scheme to determine the critical strain values based on Bragard's method. Finally, the critical strain values have been confirmed and comparisons with industrial parts for various process conditions have been performed
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Carbonnière, Jérôme. "Contribution à l'analyse du retour élastique en emboutissage." Lyon, INSA, 2009. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2009ISAL0023/these.pdf.
Full textAbstract:
L’objectif de PSA Peugeot Citroën Automobiles est de disposer d’une simulation numérique robuste de l’opération d’emboutissage capable de prédire correctement la géométrie finale des pièces. Cet outil numérique est destiné par la suite à être utilisé avec un outil de compensation du retour élastique pour proposer une géométrie d’outil optimale. Pour que le modèle de calcul soit apte à prédire correctement l’état de contraintes en fin d’emboutissage, deux ingrédients majeurs doivent être considérés : l’aspect modélisation numérique (éléments finis, modèles de joncs, frottement …) et l’aspect matériel. Des essais de traction uniaxiale ont été réalisés pour déterminer l’anisotropie initiale et la courbe d’écrouissage monotone des tôles. La modélisation du matériau est décrite par un modèle d’écrouissage combiné à 2 ou 4 paramètres cinématiques avec l’utilisation d’un critère de plasticité de Hill 48. Les paramètres de l’écrouissage cinématique sont quant à eux définis via les essais cycliques par flexion. Des essais de cisaillement ont également été réalisés pour comparer les deux techniques d’identification. Dans une seconde partie, nous nous sommes attachés à décrire l’aspect modélisation numérique uniquement sur l’étude des éléments finis coques S3 et DTK12 au sein du logiciel PamStamp 2G V2005. 0. 4. Ces éléments finis ont la particularité de n’avoir aucun degré de liberté en rotation aux nœuds sommets. Un nouvel élément coque quadrangulaire DKS16, ayant des degrés de liberté similaire au triangle DKT12, est également proposé pour la simulation de la mise en forme et le retour élastique des tôles. La validité des modèles (matériaux et éléments finis) développés est évaluée sur des cas académiques comme des pièces en U ou le passage à rouleau grâce à l’utilisation du code de calcul développé à l’INSA de Lyon puis grâce au logiciel PamStamp 2G. Une validation de ces modèles est ensuite menée sur des pièces industrielles avec le logiciel PamStamp 2G<br>The aim of PSA Peugeot Citroën Automobiles is to have a reliable stamping numerical simulation in order to give the final geometry part. Then, this numerical simulation will be used with a springback compensation tool to propose an optimal tool geometry. To a good computation of stress state at the end of the stamping, two points must be considered : the numerical simulation (element type, drawbead, friction ?) and the modeling of the material behaviour. Uniaxial tensile tests are performed to determine initial anisotropy and the hardening curve of the material. The material behaviour is defined by a combined hardening with 2 or 4 kinematics parameters with the use of a Hill 48 yield criterion. The identification of the kinematics parameters is based on a cyclic bending test. Shear test were also used to compare the two identifications methods. In a second part, the shell element S3 (rotation-free) and DKT12 are describe to their implementation on PamStamp 2G V2005. 0. 4. These elements have no rotation degree of freedom on their summits nodes. A new quadrilateral shell element called DKS16 which makes a pair with DKT12 triangle is proposed for the sheet metal forming and springback simulation. The validity of these models (material and element type) are checked on basics tests like U deep drawing or the deformation of a metal strip through rollers with the use of a software developed at INSA de Lyon and then with PamStamp 2G. Finally, models are checked on industrials parts with PamStamp2G
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YANG, GUANG. "Contribution a l'etude des effets thermiques en emboutissage." Paris, ENMP, 1997. http://www.theses.fr/1997ENMP0738.
Full textAbstract:
Ce travail est destine a l'etude des phenomenes thermiques en emboutissage et de leur influence sur le procede. A l'aide d'un logiciel d'analyse par elements finis abaqus/standard#t#m, nous avons simule numeriquement un cycle d'emboutissage, avec la prise en compte de deux niveaux de couplages: couplage thermo-mecanique et couplage piece/outillage. L'analyse numerique reproduit bien l'experimentation. Pour la geometrie etudiee, la dissipation plastique est la principale source de l'echauffement du systeme. Le niveau de la contrainte d'ecoulement est, parmi les proprietes physiques de la tole, le facteur preponderant de l'augmentation de temperature lors de l'emboutissage. L'augmentation de temperature dans le procede etudie (expansion + retreint) est favorable a la reussite de l'operation ; mais defavorable dans le cas de l'expansion pure. Le controle de la temperature de l'outillage (echauffement de matrice et/ou refroidissement de poincon) augmente l'emboutissabilite en diminuant la deformation dans la zone critique. Nous avons realise egalement une mesure continue de l'augmentation de temperature de l'outillage sur une ligne de production. Les temperatures d'outillage au debut d'une production en serie augmentent vite avec le nombre de pieces embouties. Puis elles se stabilisent apres une centaine de pieces embouties. Les temperatures stabilisees sont plus elevees que celles obtenues apres un seul cycle. Avec une approche simplifiee, nous avons simule, par la methode des elements finis, cette evolution de la temperature d'outillage
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Malroux, Maryline. "Mécanismes d'action tribologique des films secs en emboutissage." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 2001. http://bibli.ec-lyon.fr/exl-doc/TH_T1877_mmalroux.pdf.
Full textAbstract:
L'amélioration en continu de l'emboutissabilité de ses aciers fait partie intégrante des axes de recherche d'USINOR. Pour ce faire, la diminution du frottement sous le serre-flan apportée par l'utilisation de films secs (dépôt organique à base de polymères ou de cires) à la surface des tôles d'acier est une des voies possibles de progrès. Ce travail de recherche a pour objectif de mieux comprendre les mécanismes d'action tribologique des films secs. Notre substrat d'étude est une tôle électrozinguée. Notre démarche a été de choisir des systèmes modèles (un polyéthylène, un polyéthylène greffé, une résine acrylique et une cire végétale) avec l'objectif d'évaluer dans un premier temps leurs performances tribologiques (essais de frottement sur un tribomètre plan/plan et essais de cup-test). Différents mécanismes de frottement ont été mis en évidence : cisaillement à l'interface zinc/polymère (arasement des rugosités du substrat et transfert important de zinc et de polymère sur les outils), cisaillement dans le volume du polymère avec ou non formation de rouleaux et glissement à l'interface indenteur/polymère. Ces deux derniers mécanismes offrent plusieurs avantages en emboutissage tels que la protection des surfaces et une faible pollution des outils. Des essais complémentaires en température sur un tribomètre pion/plan ont permis de préciser ces mécanismes. Les paramètres - température de transition vitreuse, température de fusion et polarité (c'est-à-dire l'aptitude du polymère à former un film de transfert adhérent sur l'antagoniste) et température de transition ductile- fragile - ont été considérés pour expliquer les comportements observés<br>Continuous improving of the drawability of its steels is part of the USINOR research. The reduction of friction coefficient under the blank holder by the use of organic coatings (polymer films or wax) on steel sheet is one possible way of progress. This study aims to have a better understanding of the mechanisms of the tribological action of organic coatings in deep drawing. The substrate used for the study is a zinc-coated sheet. First, we have chosen model systems (a polyethylene, a grafted polyethylene, an acrylic resin and a vegetal wax) in order to evaluate their tribological properties (friction tests on a flat on flat tribometer and cup tests). Different friction mechanisms have been underlined : shearing at the interface zinc/polymer (flattening of substrate asperities and important amount of zinc and polymer transfer on the tools), shearing in the polymer with or without formation of rolls and sliding at the interface indenter/polymer. These two last mechanisms provide many advantages in deep drawing : protection of the surfaces and reduced pollution of the tools. Temperature tests on a pin on flat tribometer have been carried out to explain these mechanisms. The parameters - glass transition temperature, melting temperature, polarity (that is to say the capabilty of the polymer to form a transfer film with a good adhesion on the counterface) and ductile-brittle transition temperature - have been considered to explain the observed behaviours
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Pham, Cong Hanh. "Vrillage de tôles métalliques ultra-minces après emboutissage." Thesis, Lorient, 2014. http://www.theses.fr/2014LORIS357/document.
Full textAbstract:
Le vrillage est un mode de retour élastique particulier, qui se produit suite à la mise en forme par emboutissage de pièces allongées, à savoir dont une des dimensions est grande devant les deux autres. Le vrillage est caractérisé par la torsion de la pièce autour d’un axe parallèle à la plus grande dimension. D’un point de vue expérimental, le vrillage représente un véritable défi, du fait de la grande dimension, de l’ordre du mètre, des pièces industrielles et de la grande dispersion des valeurs caractéristiques de vrillage obtenues pour un même procédé et un même matériau. En conséquence, l’étude du vrillage en utilisant une échelle réduite sur l’ensemble des dimensions outils et pièce est retenue pour ce travail de thèse, avec un intérêt particulier pour l’influence de l’alignement tôle/outils sur l’intensité du vrillage.L’objectif général de ce travail de thèse est l’étude expérimentale et numérique du vrillage de pièces en forme de U, à partir de flans de longueur 100 mm et d’épaisseur 0,15 mm. Une première partie concerne la caractérisation et modélisation du comportement mécanique du matériau, un acier inoxydable. Des essais mécaniques de traction et cisaillement simple ont été réalisés, avec une mesure locale sans contact du champ de déformation. L’écrouissage ainsi que l’évolution de la pente à la décharge ont été caractérisés, et les paramètres d’un modèle élasto-plastique avec écrouissage mixte et dépendance du module d’Young avec la déformation plastique équivalente ont été identifiés à partir de ces essais.Afin de constituer une base expérimentale sur le vrillage, un dispositif spécifique a été conçu et usiné dans le cadre de cette thèse. Des essais d’emboutissage de flans rectangulaires, de dimensions 100 x 28 mm2, pour atteindre une forme de U de profondeur 7 mm, ont été réalisés. L’alignement de l’éprouvette avec le poinçon et la matrice a été particulièrement contrôlé et deux orientations ont été étudiées : l’éprouvette est soit alignée avec le poinçon, soit désalignée de 2° par rapport à son centre. La forme finale des éprouvettes a été mesurée avec un scanner laser. Le vrillage est caractérisé par le rapport de l’angle entre le fond de deux sections extrêmes sur leur distance respective. Un vrillage de 11°.m-1 a été mesuré pour les éprouvettes désalignées, tandis que pour les éprouvettes alignées, aucun vrillage significatif n’a été obtenu. L’étude des sections transversales de l’éprouvette montre une corrélation entre l’asymétrie du retour élastique causée par l’asymétrie de la géométrie de l’éprouvette, dans le cas désaligné, et le vrillage. Le glissement de l’éprouvette sous le poinçon au cours de l’essai affecte également le vrillage quelque soit l’orientation de l’éprouvette.Finalement, la simulation numérique de la mise en forme d’un flan en forme de U a été effectuée avec le code de calcul Abaqus®. Un solveur explicite est utilisé pour l’étape d’emboutissage et un solveur implicite pour le retour élastique. L’influence de la taille de maillage, ainsi que celle de la loi de comportement du matériau ont été étudiées. Les résultats de la simulation numérique sont alors confrontés aux résultats expérimentaux<br>Twisting of metallic sheets is one particular mode of springback that occurs after drawing of elongated parts, i.e. with one dimension much larger than the two others. Twisting is usually characterized by the disorientation angle between the two end sections which turn around an axis parallel to the greatest dimension. From experimental point of view, twisting is very challenging because a lot of data were obtained on industrial-type parts, with one dimension of the order of the meter. These data are usually very dispersed and with the same process parameters, material and geometry, very different values for the twisting parameter can be obtained. As a consequence, the study of twisting phenomenon by using a reduced scale for all the dimensions of the tools and blank is retained in this work of. The influence of the blank alignment with the tools on the intensity of the twisting parameter was particular investigated.The objective of the thesis is the experimental and numerical study of the twisting of U-shaped part, obtained from stainless steel blanks with a length of 100 mm and thickness of 0.15 mm. The first part relates to the characterization and modeling of the material mechanical behavior. Conventional tests such as tension and simple shear were performed. The kinematic contribution to the hardening and the evolution of the loading-unloading slope with the plastic deformation were carried out. The parameters of an elastic-plastic model based on a mixed hardening and degradation of Young’s modulus with the equivalent plastic strain have been identified from these tests.In order to establish an experimental database for twisting, a dedicated device for drawing U-shaped elongated parts was designed and manufactured. Deep-drawing of rectangular blanks, of dimensions 100 x 28 mm2, to achieve a U-shape rail of 7 mm of depth was performed. Two different orientations of the part with respect to the tools were chosen: either aligned with the tools, or purposefully misaligned by 2°. The geometry of the part after springback was laser scanned. Twisting is characterized by the disorientation angle in-between the two end sections of the part over the distance. Several samples were drawn for each configuration, leading to the conclusion that almost no twisting occurs in the first case whereas a twisting parameter of 11°.m-1 corresponded to the second one. The analysis of the geometry of cross sections has shown a correlation between twisting and asymmetry of springback, like the opening of the U-shaped rail, caused by the asymmetry of the blank in the misaligned case. The sliding of the blank beneath the punch during the process also affects twisting whatever its orientation. Finally, finite element simulation of the drawing process, for the two configurations of the blank, within the explicit framework for drawing and implicit one for springback, were carried out using Abaqus® software. The influences of the mesh size as well as the material behavior law on the intensity of twisting parameter were studied. Numerical predictions were compared with experiments
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Yang, Yanfeng. "Étude des effets des changements de trajet en emboutissage." Thesis, Paris, HESAM, 2020. http://www.theses.fr/2020HESAE001.
Full textAbstract:
Dans le processus de formage de tôle, le matériau subit généralement de grandes déformations, des historiques de chargement complexes et son comportement mécanique peut être modélisé par des équations constitutives. Malgré les efforts considérables déployés pour développer des modèles d’écrouissage avancés tenant compte de l'effet de Bauschinger, la fiabilité et l'applicabilité des modèles d’écrouissage développés doivent encore être étudiés, à la fois expérimentalement et théoriquement. Plusieurs types de modèles d’écrouissage sont implantés numériquement dans cette thèse. Ils sont utilisés pour étudier la prévision de l'évolution de la surface de plasticité, ce qui montre qu'une certaine violation apparente de la condition de normalité peut être simulés modèles basés sur la plasticité associée. La deuxième partie porte principalement sur la caractérisation et la discrimination pour la sélection de modèles de matériaux. Premièrement, certains tests de caractérisation, y compris les trajets de chargement complexes, sont effectués pour identifier les paramètres des matériaux, puis le test discriminant de pliage sous tension est conçu pour l’investissement d’un comportement de retour élastique capable de déterminer le meilleur modèle<br>In sheet metal forming process, the material usually undergoes large deformations, complex loading histories and its mechanical behavior can be modeled by constitutive equations. Despite the great efforts paid to develop advanced hardening models considering the Bauschinger effect, the reliability and applicability of the developed hardening models still needs to be investigated, both experimentally and theoretically. In the first part, based on the developed hardening models, some classical and advanced models are selected are implemented by using Euler explicit implementation method. After that, the developed numerical instruments in current work are applied to investigate the prediction of the yield surface evolution, which show that some apparent violation of the normality condition can be simulated using models based on associated plasticity. The second part mainly focuses on characterizing and discriminating for selecting material models. Firstly some characterizations tests including complex loading path are performed to identify material parameters and bending-under-tension discriminant test is built to investing springback behavior that can sort out the best model
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Majdoubi, Mohammed el. "Influence de l'anisotropie initiale et induite sur l'instabilité plastique en emboutissage." Metz, 1987. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/1987/El_Majdoubi.Mohammed.SMZ8706.pdf.
Full textAbstract:
Le but de ce travail est de modèliser l'influence de l'anisotropie initiale et induite sur le développement des instabilités plastiques. Le travail est divisé en trois parties : la première partie est une étude bibliographique de la modélisation de l'instabilité plastique, en faisant appel aux critères d'apparition de striction localisée et diffuse. La deuxième partie consacrée à des matériaux ayant une forte anisotropie initiale et dont l'évolution est régie par une loi d'écrouissage isotrope. Cette partie comprend trois étapes : analyse linéarisée de l'instabilité plastique; étude de l'approche Marciniak-Kuczunski combinée à l'effet de rotation; application au zirconium et au titane. Dans la troisième partie, on fait intervenir l'anisotropie induite, modélisée par l'écrouissage cinématique, en tenant compte de l'effet de rotation<br>The intented result of this thesis is to elaborate a model of the influence of the initial and the induced anisotropy onto the development of plastic instabilities during the deep-drawing process. The thesis is divided into three parts : the first part is a summary of biography concerning models of the influence of the plastic instability using structural criteria like localized or diffused necking. The second part is deduced to initial anisotropical hardening law. The solution procedure can be divided into three steps : linearized analysis of the plastic instability; the model of Marciniak-Kuczinski combined with the rotational effects; the application to strongly anisotropic materials (Ti-Zr). The third part considers the induced anisotropy simulated by a kinematic hardening model which also considers the rotational effect
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Majdoubi, Mohammed el. "Influence de l'anisotropie initiale et induite sur l'instabilité plastique en emboutissage." Grenoble 2 : ANRT, 1987. http://catalogue.bnf.fr/ark:/12148/cb37607633p.
Full text
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Majdoubi, Mohammed el Molinari Alain. "INFLUENCE DE L'ANISOTROPIE INITIALE ET INDUITE SUR L'INSTABILITE PLASTIQUE EN EMBOUTISSAGE /." [S.l.] : [s.n.], 1987. ftp://ftp.scd.univ-metz.fr/pub/Theses/1987/El_Majdoubi.Mohammed.SMZ8706.pdf.
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Habbad, Mohamed. "Instabilités plastiques en élasto-plasticité anisotrope et grandes déformations." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1994. http://www.theses.fr/1994ECDL0045.
Full textAbstract:
L'emboutissage d'une tôle mince est une opération très importante dans le domaine de la mise en forme par déformations plastiques des métaux et alliages. Les utilisateurs disposent aujourd'hui d'outils numériques performants pour simuler des opérations d'emboutissage. Ces codes de calculs permettent d'intégrer des modèles de comportement raisonnablement représentatifs et identifiables à partir d'essais simples. Cependant, ce calcul s'il permet de connaître l'histoire de contraintes et de déformations en chaque point de l'embouti, ne donne pas d'information sur la faisabilité de l'opération: prévision des ruines ou plus généralement des obstacles à la bonne réalisation de l'opération. Parmi ces mécanismes d'apparition de défauts, l'instabilité plastique conduisant à des strictions locales est certainement l'un des plus important. Le présent travail s'inscrit dans le cadre de l'étude des matériaux métalliques soumis à de grandes déformations plastiques et porte sur l'étude de différents critères d'apparition de l'instabilité plastique au cours d'opération d'emboutissage. Nous nous sommes fixes pour objectif de comparer les critères d'instabilités et les modèles de comportement et surtout de mettre en place les bases théoriques d'un post-processeur d'analyse d'instabilité plastique. En ce qui concerne les critères d'instabilité, nous en choisissons quatre, a priori assez différents dans leurs fondements: les critères de swift, de Marciniak-Kuczynsky, de Rice et enfin celui de Cordebois-Ladeveze. Pour pouvoir comparer ces différents critères, il convenait donc de les appliquer au même modèle. Nous avons donc extrait les idées essentielles de chaque critère pour les réécrire dans un cadre constitutif unique. La comparaison est faite en termes de courbes limites de formage exprimées en déformations de Hencky, d'une part, et en contraintes de Cauchy d'autre part. Nous montrons que ces critères peuvent parfois conduire à des résultats très différents. Il importera à chaque fois de choisir celui qui apparaît le meilleur. Notre travail fournit une base objective pour ce choix dans la mesure où il a permis de mettre en œuvre tous ces critères sur le même modèle de comportement. Par ailleurs les outils que nous avons mis en place autorisent un calcul relativement simple. Nous montrons également qu'il existe des relations liant certains de ces critères deux à deux. En ce qui concerne les modèles de comportement, nous commençons notre étude avec un modèle à critère de plasticité isotrope (Von Mises) en grandes déformations élasto-plastiques (dérivée objective de Jaumann) à écrouissage isotrope (loi puissance de Swift) avec une loi de normalité associée. Nous étendions notre travail à des modèles anisotropes, à savoir, des modèles isotropes transverses à critères de plasticités quadratiques ou non dans le cadre de la plasticité associée ou non, des modèles quadratiques orthotropes dans les axes d'orthotropie ou en dehors, un modèle initialement isotrope à écrouissage cinématique non linéaire et des modèles microstructuraux à variables internes scalaires ou tensorielles. Entre autres nous montrons que les résultats dépendent beaucoup plus du critère d'instabilité que du modèle de comportement.
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Grèze, Renaud. "Étude expérimentale et numérique du retour élastique des alliages d'aluminium après emboutissage." Phd thesis, Université de Bretagne Sud, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00472213.
Full textAbstract:
Cette étude, réalisée dans le cadre d'une thèse co-financée par la région Bretagne et l'Union Européenne, a pour objectif l'étude expérimentale et numérique du retour élastique après emboutissage. Ce phénomène, néfaste aux procédés de mise en forme dans le contexte industriel, modifie la forme finale des pièces fabriquées. Le retour élastique est issu des contraintes résiduelles, engendrées lors de la mise en forme, qui se relaxent lors du retrait des outils et des différentes étapes de découpe. L'étude porte sur deux alliages d'aluminium : Al5754-O et Al6016-DR130-T4. Leur caractérisation mécanique est réalisée à partir d'essais de traction et de cisaillement monotone et cyclique, afin de mesurer l'effet Bauschinger. La détermination des paramètres matériaux de lois de comportement élastoviscoplastiques à écrouissage isotrope et mixte, associés à des critères de plasticité isotrope ou anisotrope, a été réalisée. Des essais d'emboutissage de godets cylindriques ont été effectués à température ambiante pour les deux matériaux. Le retour élastique est mis en évidence après la découpe d'un anneau dans le mur d'un godet, puis l'ouverture de celui-ci. Différents paramètres expérimentaux comme l'effort de serre-flan et la vitesse d'avance du poinçon ont été étudiés dans le cas de l'alliage d'aluminium Al6016. Ces essais ont permis de constituer une base de données expérimentale conséquente pour les deux matériaux. La modélisation du procédé d'emboutissage a été réalisée avec le code de calcul par éléments finis Abaqus, ainsi que la prédiction du retour élastique. Plusieurs paramètres numériques comme le type d'éléments finis, la forme du maillage ou le procédé de découpe numérique, ont été étudiés. Cela a permis d'établir une configuration numérique de référence pour tester l'influence de la loi de comportement sur la modélisation du procédé d'emboutissage et la prédiction du retour élastique. Un dernier aspect envisagé dans notre étude concerne l'influence de la température sur le procédé de mise en forme et le retour élastique. La température joue un rôle important lors des différentes phases de mise en forme, engendrant une importante diminution des efforts mis en jeu et également du retour élastique. L'étude porte sur l'alliage d'aluminium Al5754 et sur une gamme de température comprise entre 25 et 200°C. La modélisation des effets de la température est réalisée en utilisant un modèle de comportement élastoviscoplastique à écrouissage isotrope prenant en compte la température et couplé à un critère de plasticité isotrope.
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Coër, J. "Mise en forme par emboutissage en température d'un alliage d'aluminium AA5754-O." Phd thesis, Université de Bretagne Sud, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01010290.
Full textAbstract:
Les économies d'énergie et l'allègement des véhicules ont conduit les fabricants automobiles à se tourner vers de nouveaux matériaux métalliques, de plus en plus complexes, en lieu et place des aciers traditionnellement utilisés. Dans ce contexte, les alliages d'aluminium, du fait de leurs bonnes propriétés mécaniques et de leur bon rapport résistance/masse, connaissent un essor important, notamment pour la fabrication des éléments de carrosserie. Cependant, le retour élastique et l'apparition de défauts d'aspect consécutifs aux opérations de mise en forme complexifient la mise au point et allongent les délais de fabrication tout en impactant le prix de revient. Dans ce contexte, la mise en forme par emboutissage en température, bien que plus compliquée à mettre en oeuvre, semble être une alternative envisageable. En effet, l'augmentation de la température permet de réduire le retour élastique tout en diminuant les efforts mis en jeu sur les outils. Le matériau choisi est un alliage d'aluminium-magnésium (AA5754-O) habituellement employé dans le secteur automobile pour la réalisation de panneaux intérieurs d'ouvrants. Ce matériau présente, à température ambiante, l'inconvénient majeur d'être sujet à l'effet Portevin-Le Chatelier (PLC), se manifestant par des stries à la surface des pièces embouties, empêchant ainsi son utilisation pour des pièces d'aspect malgré un coût attrayant par rapport à d'autres alliages d'aluminium. La caractérisation expérimentale de ce matériau a été effectuée dans une gamme de température allant de 20 à 200~°C, en traction puis en cisaillement simple. Ces deux trajets de chargement ont permis, par le biais d'une mesure optique des déformations, de définir la gamme d'existence de l'effet PLC en fonction de la température et de la vitesse de déformation. Parallèlement, la formabilité de ce matériau a été évaluée à partir d'essais d'emboutissage de godets cylindriques. Les contraintes internes générées au cours du procédé, à l'origine du retour élastique, sont caractérisées à l'aide du test de Demeri, consistant à mesurer l'ouverture d'un anneau découpé dans le mur du godet. Afin d'étudier l'influence de la température sur l'emboutissabilité et le retour élastique, un dispositif, adaptable sur une machine d'essai BUP200, a été mis au point pour mettre en forme des godets jusqu'à 200°C. Ce dispositif permet par le biais d'inserts interchangeables, revêtus (ou non) par des films minces W-Ti-N, de modifier les propriétés de contact tôle/outil et d'analyser l'influence du frottement sur le procédé et les conséquences sur le retour élastique, en fonction de la température et du type d'insert utilisé. Les simulations numériques de ce procédé à température ambiante ont été effectuées avec le code de calcul Abaqus, en utilisant la base de données expérimentale pour identifier les coefficients des lois de comportement du matériau. Les simulations numériques sont alors confrontées aux résultats expérimentaux en termes d'effort d'emboutissage, de champs de déformation, d'épaisseurs de godet, de cornes d'emboutissage et de retour élastique.
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Coër, Jérémy. "Mise en forme par emboutissage en température d’un alliage d’aluminium Aa5754-o." Lorient, 2013. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01010290.
Full textAbstract:
Le matériau étudié est un alliage Al-Mg (AA5754-O) employé dans le secteur automobile pour la réalisation de panneaux intérieurs d’ouvrants. Ce matériau présente, à température ambiante, l’inconvénient majeur d’être sujet à l’effet Portevin-Le Chatelier (PLC), se manifestant par des stries à la surface des pièces embouties, empêchant ainsi son utilisation pour des pièces dites d’aspect. La caractérisation expérimentale de ce matériau a été effectuée dans une gamme de température allant de 20 à 200°C, en traction puis en cisaillement simple. Ces deux trajets de chargement ont permis, par le biais d’une mesure optique des déformations, de définir la gamme d’existence de l’effet PLC en fonction de la température et de la vitesse de déformation. Parallèlement, la formabilité de ce matériau a été évaluée à partir d’essais d’emboutissage de godets cylindriques. Afin d’étudier l’influence de la température sur l’emboutissabilité et le retour élastique (par le biais du test de Demeri), un dispositif a été mis au point pour mettre en forme des godets jusqu’à 200°C. Ce dispositif permet par le biais d’inserts interchangeables, revêtus (ou non) par des films minces W-Ti-N, de modifier les propriétés de contact tôle/outil et d’analyser l’influence du frottement sur le procédé et les conséquences sur le retour élastique, en fonction de la température et du type d’insert utilisé. Les simulations numériques de ce procédé à température ambiante ont été effectuées avec le code de calcul Abaqus®, en utilisant la base de données expérimentale pour identifier les coefficients des lois de comportement du matériau. Les simulations numériques sont alors confrontées aux résultats expérimentaux<br>The studied material is an Al-Mg alloy (AA5754 -O) used in the automotive industry for the fabrication of inner body panels. At room temperature this material is subject to the Portevin-Le Chatelier ( PLC ) phenomenon that result in stretcher lines on the surface of the deep drawn parts, preventing its use for appearance parts. To improve the understanding of the material behavior, tensile and simple shear tests were carried out at temperatures ranging from 20 to 200°C. These two loading paths allowed to define the domain of existence of the PLC effect as a function of temperature and strain rate, by mean of an optical measurement of the deformation. In parallel, the formability of the material was evaluated from the deep drawing of cylindrical cups (Swift test). To investigate the influence of temperatures on the formability and the springback (through the Demeri test), a device was developed to draw cylindrical cups at temperatures up to 200 °C. This device allows, through interchangeable inserts coated (or not) by thin film W-Ti-N, to change the properties of the contact between the sheet and the tool in order to analyze the influence of friction on the process and consequences on the springback, depending on temperatures and the type of insert used. Numerical simulations of this process at room temperature were performed with the Finite Element code Abaqus®, using the coefficients of the material behavior laws identified via the experimental database. Numerical simulations are then compared with experimental results
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Pinto, Yves. "Contact et frottement en grandes déformations plastiques : application au serre-flan en emboutissage." Aix-Marseille 1, 1990. http://www.theses.fr/1990AIX11294.
Full textAbstract:
La forme variationnelle des equations d'equilibre est etablie en utilisant une description lagrangienne reactualisee. La loi elasto-plastique presentee dans un cadre petites deformations est ensuite etendue au cas des grandes deformations. Cette loi relie la derivee de jaumann du tenseur de kirchhoff au tenseur taux de deformation. Le critere de plasticite utilise est celui de von-mises. Deux algorithmes d'integration sont presentes. Le premier utilise une mesure objective de l'increment de contrainte defini sur une configuration relachee. Le deuxieme algorithme utilise la notion de configuration relachee. Pour ces deux algorithmes, un schema de prediction elastique et de retour radial est utilise. Une formulation variationnelle du contact avec frottement de coulomb conduit, a l'aide d'une methode de point fixe sur le seuil de glissement, a une succession de problemes d'inequations variationnelles ecrits sous forme de minimisation avec contraintes d'une fonctionnelle non differentiable. Le probleme discret est resolu a l'aide d'une methode de gauss-seidel surrelaxee et projetee. La methode de lemke, resolvant directement le probleme de complementarite initial, a ete developpee. Trois applications sont presentees. Il s'agit pour la premiere du test de frottement plan-plan (test inland) dans lequel une tole prise entre deux patins est etiree. La deuxieme application concerne l'emboutissage d'une tole prise entre deux serre-flans sans jonc de retenue. En presence d'un jonc, dans la troisieme application, on traite le probleme en grandes deformations elasto-plastiques
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Benchouikh, Abdelkrim. "Formulation et identification de lois de comportement anisotropes pour toles minces en emboutissage." Ecully, Ecole centrale de Lyon, 1992. http://www.theses.fr/1992ECDL0055.
Full textAbstract:
Le but de ce travail est de formuler des modèles de comportement réalistes pour la simulation numérique de l'emboutissage. Ces modèles doivent donc, tout en s'appuyant sur une formulation mécaniquement cohérente, rester suffisamment simples dans leur écriture comme dans leur identification. Nous nous sommes limites aux modélisations rigides plastiques en contraintes planes. C'est en effet le cadre mécanique approprie pour l'emboutissage des tôles minces. Nous avons développé trois classes de modèles qui prennent en compte l'anisotropie initiale (isotropie transverse) ainsi que l'écrouissage suppose isotrope. Ce travail a été développé dans le cadre du groupe de travail lois de comportement pour l'emboutissage-RNOV, GIE PSA et IRSID. La première classe de modèles est relativement classique et elle permet la description correcte de certains chemins radiaux ainsi que la prise en compte du coefficient d'anisotropie par utilisation d'une loi non-associée. Notre contribution principale porte sur le développement d'une stratégie d'identification ainsi que sur la mise en place des procédures correspondantes à partir d'un ensemble de résultats expérimentaux. La deuxième classe de modèles permet d'améliorer la description de certains résultats expérimentaux et notamment la traction plane en introduisant d'autres variables internes d'écrouissage (libre parcours moyen,. . . ). Pour décrire le comportement ultérieur lors d'un changement du trajet de chargement (chargement complexe), nous avons développé un modèle qui utilisait une variable interne de nature tensorielle. Enfin, la troisième classe de modèles est basée sur l'utilisation d'un critère non quadratique. Pour ce faire, nous avons développé une méthodologie générale de représentation des critères isotropes et isotropes transverses. L'application de cette représentation avec l'utilisation d'un critère non quadratique et une loi non-associée ont permis la construction de modèles permettant à la fois une bonne description des chargements radiaux et du coefficient d'anisotropie
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Delassus, Patrick. "Contribution à l'analyse mécanique et numérique de l'emboutissage hydromécanique de type Aquadraw." Dijon, 1995. http://www.theses.fr/1995DIJOS037.
Full textAbstract:
Le travail décrit dans ce mémoire a pour but de mieux comprendre le procédé d'emboutissage hydrodynamique de type Aquadraw, et ceci afin d'affiner le pilotage de ce procédé. L'étude comporte quatre parties, une première étude analytique initiée par l'étude bibliographique, l'étude expérimentale, des compléments sur l'étude analytique afin de prendre en compte les résultats expérimentaux et enfin l'étude numérique. L'étude analytique propose un premier modèle de pilotage construit à la fois sur l'existence d'un régime hydrodynamique sous le serre-flan et sur l'évolution de la pression cavité à partir de l'équilibre de la portion d'enveloppe torique autour du rayon matrice. L'étude expérimentale montre l'influence des différents paramètres tels que le matériau constituant la tôle, l'épaisseur de la tôle, le rayon matrice, sur l'évolution de la pression cavité et de la pression sous serre-flan. Le résultat le plus important porte sur l'existence d'une chute de pression localisée dans le rayon matrice. En effet, l'existence de ce pseudo joint mécanique autour du rayon matrice permet de dissocier l'équilibre total du procède en deux équilibres distincts: celui du poinçon associe à la pression cavité et celui du serre-flan associe a la pression sous serre-flan. La seconde étude analytique permet de prendre en compte, dans l'écriture du modèle, les résultats importants trouvés lors de l'étude expérimentale. L'existence d'un pseudo point de contact autour du rayon matrice permet d'affiner l'évolution de la pression cavité en fonction des différents paramètres identifies précédemment et de dissocier les équilibres du poinçon et du serre-flan. En ce qui concerne le régime hydrodynamique sous le serre-flan, le modèle de Bernoulli est le plus adapte. L'étude numérique, quant à elle, n'est pas aussi fructueuse. Nous avons tenté de modéliser l'emboutissage Aquadraw en utilisant une approche dynamique explicite. Ce choix a été dicté par les bons résultats obtenus dans l'équipe pour la gestion de l'effort serre-flan. Cependant, il apparait un certain nombre de problèmes liés au contact pour la modélisation 2d axisymétrique et à la prise en compte de la pression pour la modélisation 3d
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Daniel, Jean-Luc. "Contributions à la simulation de l'emboutissage." Orléans, 1998. http://www.theses.fr/1998ORLE2033.
Full textAbstract:
La simulation numérique des processus de mise en forme est rendue difficile en ce qu'elle exige la prise en compte de plusieurs phénomènes physiques complexes. En ce qui concerne l'emboutissage des tôles, seul l'emploi de méthodes basées sur un schéma d'intégration dynamique explicite a permis jusqu'à présent l'obtention de résultats satisfaisants. L'étude présentée ici repose sur une approche implicite quasi-statique du problème. L'objectif est d'apporter un certain nombre d'éléments rendant possible la réalisation de simulations de l'emboutissage par une méthode implicite, ce qui permettrait de pallier aux imperfections dues aux méthodes explicites. Deux éléments de coques minces (un quadrangle et un triangle linéaires) sont proposés. Ces éléments sont basés sur une cinématique d’Ahmad et une interpolation mixte des composantes de cisaillement traverse. Ils sont décrits dans le détail et soumis à un ensemble de tests linéaires et non-linéaires, justifiant leur utilisation pour la simulation de l'emboutissage. Une modélisation du comportement élastoplastique anisotrope est décrite. Elle repose sur un schéma prédiction-correction construit dans une configuration particulière conforme à la théorie des milieux à directeur de Mandel. Une loi décrivant l'évolution des repères d'orthotrope est définie, et une méthode d'intégration des lois de comportement est réalisée suivant le schéma implicite d’Euler arrière. Un opérateur tangent consistant, permettant un déroulement correct de la procédure de résolution de newton, est calculé. Une description cinématique du contact est proposée dans le cadre des grandes transformations. Sa modélisation repose sur formulation point à point liée à la notion maitre-esclave. La méthode est développée pour une représentation des outils sous forme facettées ou de carreaux de Bézier. Enfin une formulation variation elle des problèmes de frottement basée sur une analogie frottement-plasticité est décrite.
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Reghem, Pascal. "Conception et modélisation d'un capteur de détection de la position d'une tôle lors de son emboutissage." Le Havre, 1994. http://www.theses.fr/1994LEHA0002.
Full textAbstract:
Un des moyens d'optimisation de la sensibilité des capteurs a courants de Foucault consiste a minimiser les pertes de leur circuit magnétique. Cependant l'utilisation d'un capteur de ce type en milieu industriel peut imposer simultanément à son circuit magnétique des caractéristiques mécaniques particulières. Monsieur Jacques Reghem présente l'étude d'un capteur de détection de la position d'une tôle destine à être inclus dans un dispositif de pilotage d'une presse d'emboutissage, ceci nécessitant des caractéristiques mécaniques spécifiques. L'optimisation de la sensibilité du capteur permet l'amélioration des performances de l'ensemble incluant également l'électronique de conditionnement, dont les dérives propres prennent alors moins d'importance. Cependant, les caractéristiques magnétiques nécessaires se révèlent a priori incompatibles avec les impératifs mécaniques. Il a mis au point un premier prototype remplissant les conditions mécaniques mais présentant une sensibilité réduite. Il a alors étudié théoriquement l'influence des paramètres électriques et magnétiques du capteur sur sa sensibilité. Il a mené l'étude théorique avec deux moyens complémentaires: 1) une étude analytique incluant des approximations, mais conduisant à une idée simple des phénomènes physiques. Les approximations nécessaires à une interprétation facile des résultats l'ont amené à séparer les effets de la géométrie du circuit magnétique et ceux des courants de Foucault; 2) une étude plus précise à l'aide d'un logiciel de calcul des champs permettant de considérer des circuits magnétiques plus complexes. La complémentarité de ces deux moyens d'étude l'ont conduit à une solution optimale. Ce travail a été couplé avec des expérimentations menées sur un site industriel de la Régie Renault
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Akrout, Mohsen. "Contribution à l'étude par éléments finis du retour élastique des tôles en emboutissage et déformation plane." Lyon, INSA, 1994. http://www.theses.fr/1994ISAL0082.
Full textAbstract:
Cette thèse a fait l'objet de l'élaboration d'un logiciel de calcul par Eléments finis qui permet de simuler l'emboutissage en déformation plane des tôles minces et de prévoir leur retour élastique. La formulation est Lagrangienne réactualisée avec des éléments finis de type coque en déformation plane et cisaillement transverse. L'efficacité de ce type d'élément avec les champs de déplacements et de rotations indépendants et linéaires a été montrée. Le problème des décharges numériques a été résolu en introduisant le concept de réversibilité plastique dans l'intégration de la loi de comportement en repère co-rotationnel. L'action des outils est introduite par une méthode de pénalisation incrémentale cohérente avec une loi de frottement de type Coulomb. Ce logiciel a été validé par des essais expérimentaux effectués au laboratoire et d'autres sur sites industriels. Il a permis ensuite une étude des différents paramètres qui influent sur le retour élastique d'une tôle après emboutissage<br>This work has consisted to develop a software using a finite element formulation to simulate the sheet plane strain deep drawing and to obtain its springback. The updated Lagrangian formulation is used with shell finite elements in plane strain and transverse shearing. The efficiency of this element with independent degrees of freedom (two translational displacements and one rotation) has been shown. The numerical unloading problem was cleared up by introducing the plastic reversibility concept in the behaviour law integration expressed in a co-rotational reference. The tools action is introduced by an incremental penalization method coherent with the Coulomb friction law. This software was validated with experimental tests carried out in the laboratory and others in industrial factories. It allows a study of different parameters that have an effect on sheet springback after deep drawing
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Joannic, David. "Modelisation mecanique et simulation numerique du retour elastique en emboutissage des toles minces et optimisation parametrique." Besançon, 1998. http://www.theses.fr/1998BESA2009.
Full textAbstract:
La modelisation mecanique et numerique du retour elastique apres emboutissage des toles minces est envisagee selon differentes strategies : implicite quasi-statique et dynamique explicite. La formulation est basee sur des elements finis de coques minces avec interpolation mixte des composantes de cisaillement transverse, dont l'interet pour la prevision du retour elastique est demontre. Outre une description precise du comportement materiel des toles, differentes possibilites sont envisagees pour la simulation de la phase de retrait des outillages. On distingue notamment un modele simplifie correspondant au remplacement des outillages par les actions de contact qu'ils exercent et un modele plus realiste ou les outillages sont conserves avec une cinematique correspondant au dechargement. Des essais de pliage en u ou v, caracterises par un fort retour elastique, montrent la precision donnee par les methodes proposees, par rapport a des resultats numeriques ou experimentaux. Une analyse de sensibilite a ete developpee pour l'analyse et la comprehension du procede. Basee sur une methode de differenciation directe du schema de resolution du probleme direct, cette analyse est realisee de maniere coherente avec la formulation elements finis. Les resultats presentes illustrent ainsi l'influence des parametres de procede sur des grandeurs representatives du retour elastique et fournissent des indications technologiques utiles dans le cadre du controle de forme. Le probleme d'optimisation de formes des outillages est ici traite comme un probleme de minimisation de l'erreur de forme entre piece reelle apres retour elastique et piece desiree et utilise le caractere inverse du retour elastique. Un exemple numerique est presente et donne des resultats satisfaisants.
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Rachik, Mohamed. "Simulation de la mise en forme des structures minces : soufflage des plastiques et emboutissage des tôles." Compiègne, 1993. http://www.theses.fr/1993COMP572S.
Full textAbstract:
Ce travail de recherche concerne la modélisation de la mise en forme des structures à parois minces. On distingue le cas des tôles minces transformées par emboutissage et les matériaux plastiques mis en forme par soufflage. Ce document présente des rappels de mécanique des milieux continus dont le formalisme sert de cadre d'écriture pour les équations d'équilibre avec des conditions aux limites évolutives et pour les lois de comportement en grandes transformations. Les aspects numériques liés à la résolution des équations d'équilibre et au traitement du contact avec frottement sont présentes. Les éléments finis que nous avons développés et utilisés sont décrits en détail. Des exemples de validation et d'application ont permis d'examiner et de quantifier l'influence d'un certain nombre de paramètres. Nos résultats sont confrontés aux résultats expérimentaux provenant de la littérature.
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Rabahallah, Meziane. "Modélisation de l'anisotropie plastique et application à la mise en forme des tôles métalliques." Thesis, Metz, 2007. http://www.theses.fr/2007METZ044S/document.
Full textAbstract:
Ce travail de recherche, réalisé au sein de deux laboratoires (LPMM à l'ENSAM de Metz et LPMTM à l'Université Paris 13), se propose d’étudier l'anisotropie plastique des tôles métalliques lors d'opérations de mise en forme. Les applications visées sont la prédiction, au moyen de la simulation numérique du procédé, de l'anisotropie plastique initiale et son influence sur le comportement global de la tôle. Une anisotropie qui se manifeste lors de l'opération de mise en forme par l'apparition d'ondulations aux bords de la tôle. A cette fin, toute une classe de potentiel plastique a été introduite. Des potentiels écrits dans le cadre d'une approche dite duale (moins couramment utilisée) où la grandeur introduite est le taux de déformation plastique, contrairement à l'approche classique (largement utilisée) où le critère est défini en contrainte. De plus, l'écrouissage du matériau a été pris en compte à travers l'introduction de variables internes. Toute une étude à été consacrée à l'identification des différents critères introduit en ce basant sur des données expérimentales, ainsi qu'à celles issus de la mesure de texture du matériau. Les matériaux étudiés à cet effet sont des nuances d'acier et des alliages d'aluminium. Deux stratégies d'identification ont été explorées afin de s'assurer de la bonne détermination des paramètres du modèle de comportement. Pour permettre l'exploitation des différent critères dans le cadre de la simulation numérique des procédés de mise en forme, une implantation numérique robuste et efficace a été réalisée dans un code de calcul par éléments finis. Une routine de résolution du comportement suivant un schéma d'intégration implicite a été développée afin d'obtenir une bonne précision des calculs. La modélisation a d'abord été appliquée à la prédiction de cœfficients d'anisotropie. Cette étude a mis en évidence la capacité de chaque critère à reproduire les fortes anisotropies de plasticité. Par la suite, l'application de cette modélisation à l'étude des cornes d'emboutissage a été réalisé et a permis concrètement de voir les effets du potentiel sur le nombre de cornes formés, ainsi que sur leur degré de prononciation. Une corrélation entre les coefficients de Lankford et les cornes d'emboutissage a été établie<br>This research work, realized in two laboratories (LPMM of ENSAM of Metz and LPMTM of Paris 13 university) proposed to study the plastic anisotropy of sheet metals during forming operations. The applications in mind concern the prediction, through the forming process numerical simulation, of the initial plastic anisotropy and its influence on the global behaviour of the sheet. An anisotropy that manifest, during forming operation, by the apparition of undulations on the sheet edge. To do this, a class of strain rate potential has been introduced. Potential written in the frame of so called dual approach (less commonly used), where the introduce variable is the plastic strain rate, contrary to the classical approach (commonly used), where the criterion is defined with stress tensor. In addition, the material work-hardening has been considered by introducing internal variables. A large study has been devoted to the identification of the different criteria introduced, basing on the experimental data, as well as those of material texture measure. The materials under study are some steel grades and aluminium alloys. Different identification strategies have been investigated, in order to insure of the good determination of the behaviour model parameters. To allow the exploitation of the different criteria in the frame of the forming process simulation, a robust and efficient computer implementation has been performed in a finite element code. A solver routine following implicit time integration scheme has been developed in order to obtain a good accuracy. The modelling has been applied to the prediction of anisotropic coefficient. This study highlighted the capability of each criterion to reproduce the strong plastic anisotropies. Then, the application of this modelling to the study of deep drawing corns has been realized and allowed to show the effects of the criterion on the number of the formed corns as well as there pronunciation degree. A correlation between the Lankford coefficient and the deep drawing corns has been established
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Oujebbour, Fatima Zahra. "Méthodes et applications industrielles en optimisation multi-critère de paramètres de processus et de forme en emboutissage." Phd thesis, Université Nice Sophia Antipolis, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00976639.
Full textAbstract:
Face aux exigences concurrentielles et économiques actuelles dans le secteur automobile, l'emboutissage a l'avantage, comme étant un procédé de mise en forme par grande déformation, de produire, en grandes cadences, des pièces de meilleure qualité géométrique par rapport aux autres procédés de fabrication mécanique. Cependant, il présente des difficultés de mise en œuvre, cette dernière s'effectue généralement dans les entreprises par la méthode classique d'essai-erreur, une méthode longue et très coûteuse. Dans la recherche, le recours à la simulation du procédé par la méthode des éléments finis est une alternative. Elle est actuellement une des innovations technologiques qui cherche à réduire le coût de production et de réalisation des outillages et facilite l'analyse et la résolution des problèmes liés au procédé. Dans le cadre de cette thèse, l'objectif est de prédire et de prévenir, particulièrement, le retour élastique et la rupture. Ces deux problèmes sont les plus répandus en emboutissage et présentent une difficulté en optimisation puisqu'ils sont antagonistes. Une pièce mise en forme par emboutissage à l'aide d'un poinçon sous forme de croix a fait l'objet de l'étude. Nous avons envisagé, d'abord, d'analyser la sensibilité des deux phénomènes concernés par rapport à deux paramètres caractéristiques du procédé d'emboutissage (l'épaisseur du flan initial et de la vitesse du poinçon), puis par rapport à quatre (l'épaisseur du flan initial, de la vitesse du poinçon, l'effort du serre flan et le coefficient du frottement) et finalement par rapport à la forme du contour du flan. Le recours à des méta-modèles pour optimiser les deux critères était nécessaire.
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Rabiazamaholy-Razafimanalina, Nivo. "Identification et intégration de lois de comportement élastoplastiques en grandes déformations dans le code ABAQUS : application emboutissage." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1992. http://www.theses.fr/1992ECAP0265.
Full textAbstract:
Cette étude est consacrée à l'implantation numérique, dans le code industriel ABAQUS, de modèle de comportement approchant au mieux la physique de l'emboutissage des tôles minces d'acier. Nous commençons par traiter l'élastoplasticité en petites déformations: nous choisissons de baser la formulation du comportement sur la thermodynamique. Comme première application, nous avons intégré le modèle de PRANDTL-REUSS. Les deux modèles élastoplastiques en grandes déformations reposent sur la notion de configuration relâchée de LEE. Le comportement est exprimé dans un référentiel tournant, ce qui permet de considérer une anisotropie quelconque. Nous particularisons les modèles en utilisant la configuration définie par la rotation induite par la déformation. Le premier modèle de comportement élastoplastique en grandes déformations est orthotrope de HILL, prend en compte l'écrouissage par une composante scalaire. Le second modèle est aussi orthotrope de HILL. L’écrouissage est interprété par une variable scalaire, représentant la partie isotrope, composée par une variable tensorielle d'équation d'évolution non-linaire, représentant la translation du domaine élastique dans l'espace des contraintes. Nous utilisons l'essai de jOVIGNOT pour identifier les paramètres matériels introduits. Nous validons le modèle en simulant le chargement de traction uniaxiale et le chargement de traction plane. Nous disposons de trois nuances d'acier de comportements différents pour valider numériquement ce second modèle
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Roizard, Xavier. "Étude des conditions de frottement et des mécanismes d'endommagements surfaciques en emboutissage par simulation en étirage-plan." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1992. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/INPL_T_1992_ROIZARD_X.pdf.
Full textAbstract:
Du fait de la complexité et du nombre important de paramètres régissant les conditions de contact, influentes quant à la réussite de l'opération d'emboutissage, nous avons choisi d'utiliser un test de frottement ou des outils cylindriques frottent plusieurs fois la même piste. La relocalisation, en profilométrie tridimensionnelle, d'une plage entre chacun des passages des outils, nous a permis d'analyser et quantifier les modifications de la rugosité de surface, en fonction de paramètres spécifiques des surfaces en contact (rugosité, nature du revêtement de surface, présence de débris d'usure sur la piste de frottement,. . . ) et spécifiques des conditions de contact (vitesse relative entre les corps, taux de contraintes à cœur,. . . ). Plusieurs exemples illustrent les nombreuses interactions entre ces facteurs sur le frottement et l'endommagement surfacique des corps en contact. Du point de vue des mécanismes physiques qui régissent les modifications de la rugosité de surface à l'échelle du contact entre la tôle et les outils, nous avons analysé plus particulièrement les effets de la vitesse de glissement, de la force avec laquelle sont pressés les deux corps, de la température moyenne des outils et du taux de contrainte de tension à cœur, pendant un essai de frottement. Ce dernier paramètre, encore peu étudié de nos jours, est apparu de première importance puisqu'il régit, à la fois la fraction de la surface réelle de contact métal-outil, responsable des efforts de frottement, et de son évolution le long de frottements successifs. Enfin, nous présentons une démarche de planification expérimentale permettant d'établir des relations empiriques entre les facteurs influents et les efforts de frottement. Ces lois pourront être utilisées dans des codes de calcul par éléments finis afin d'affiner la prise en compte du contact
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Payen, Gilles-Rémi. "Frottement des tôles d'acier doux galvanisées pour emboutissage : rôle des déformations plastiques superficielles et des films de surface." Paris, ENMP, 2010. http://www.theses.fr/2010ENMP1685.
Full text
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Blaise, Alexandre. "Etude théorique et expérimentale des aspects thermiques de l’emboutissage à chaud de l’Usibor 1500P sur des outillages partiellement chauffés." Université Nantes-Angers-Le Mans - COMUE, 2013. http://www.theses.fr/2013NANT2098.
Full textAbstract:
L'emboutissage à chaud est un procédé qui consiste à austénitiser un flan dans un four puis de le transférer dans une presse où il est mis en forme. Parce que les outils sont froids, le refroidissement par contact permet de tremper l'acier et d'obtenir de hautes propriétés mécaniques. Pour certaines applications automobiles, il est nécessaire de diminuer les propriétés mécaniques localement pour assurer l'absorption d'énergie pendant un crash. Pour cela, chauffer certaines zones des outils modifie localement les propriétés mécaniques. Un outil en forme d'oméga permet de caractériser les échanges thermiques dans le cas d'un contact glissant dans un rayoi matrice. Le refroidissement à l'air d'un flan à la sortie du four a permis d'étudier les transferts thermiques ainsi que les transformations métallurgiques qui peuvent intervenir durant le transfert du flan du four à la presse. Un outil plat à température ambiante permet d'étudier la transformation martensitique ainsi que les résistances thermique de contact à l'interface flan/outils. Cet outil est munie de cartouche chauffante qui permettent de le chauffer jusqu'à 500°C. L'influence de la température des outils sur les propriétés mécaniques de la pièce finale est étudiée. Un modèle complet permettant de prédire les transformations métallurgiques ainsi que la dureté et le Rm est proposé et validé par le~ essais expérimentaux. Un dernier test se compose d'outils partiellement chauffés: un coté est refroidi et un autre peut être chauffé jusqu'à 500°C. Le gradient de propriété mécanique entre ces deux zones est étudié. Le modèle de prédiction développé sur l'outi précédent est testé et validé sur cette zone<br>The hot stamping consists in heating a blank in a furnace, and transferring it in a press where it is formed. Because the tools are cold, a severe cooling of the blank by contact allows the quenching of the part. Thus, the [mal part presents high mechanical properties. For some automotive applications, it is necessary to decrease locally the mechanical properties to ensure the energy absorption in case of a car crash. Heating locally the tools to prevent the quenching of the steel modify locally the mechanical properties. Using omega shape tools allows the characterization of the heat transfer in case ofa sliding contact in a die radius. The air cooling of a blank at the removal from the furnace allows the study of the heat transfers with the environment and the metallurgical transformations that can occur during the transfer of the blank from the furnace to the press. Using a flat tool, initially at ambient temperature, allows the study of the martensitic transformation and the thermal contact resistances at the blank-tools interfaces. Then, heating cartridges are used to heat up this flat tool up to 500°C. Th influence of the tool temperature on the mechanical properties of the [mal part is studied. A complete model, that is able to predict the hardness and the ultimate tensile tests, is proposed and then validated by the experimental results. Finally, a last apparatus consists of partially heated tools: a side is kept cold while the other side can be heated up to 500°C. The mechanical properties gradient between these two areas is studied. The predictive model, developed with the previous tools, is tested and validated on this area
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Lejeune, Arnaud. "MODELISATION ET SIMULATION DE STRICTION ET DE PLISSEMENT EN EMBOUTISSAGE DE TOLES MINCES ET HYDROFORMAGE DE TUBES MINCES." Phd thesis, Université de Franche-Comté, 2002. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00267597.
Full textAbstract:
Les travaux de recherche concernent le développement et la mise en oeuvre de nouveaux critères de détection des défauts de striction localisée/éclatement et de plissement/flambage lors de procédés d'emboutissage et d'hydroformage de structures minces. La striction est considérée comme une instabilité du flux de matière. Elle est modélisée via une Analyse Linéaire de Stabilité (ALS) par méthode de perturbation étendue à un état tridimensionnel. Ainsi, de nouveaux modes de striction sont repérés. De plus, le critère initial est amélioré par la détermination rigoureuse du seuil d'instabilité différenciant l'instabilité effective de l'instabilité absolue. Des Courbes Limites de Formage sont construites pour étudier l'influence de paramètres de comportement matériel sur l'apparition de la striction/éclatement. Enfin l'ALS appliquée à une plaque e flexion pure montre que les défauts observés ne sont pas dus à un phénomène de striction. Concernant le plissement, ce défaut semble plus correspondre à un problème de bifurcation qu'à un problème d'instabilité. Dans cet ouvrage, une nouvelle analyse basée sur l'équilibre d'une plaque est développée. De plus, l'analyse qualitative de Nordlund et Häggblad est reprise. Enfin, un nouveau critère basé sur une méthode de perturbation est développé en annexe. Les modélisations présentées pour la détection de striction/éclatement et de plissement/flambage ont été intégrées dans le code POLYFORM? de simulation par éléments finis des procédés d'emboutissage et d'hydroformage. L'influence des paramètres de procédés et de comportement matériel sur la prédiction des défauts lors de simulations est présentée. La validation expérimentale des prédictions est réalisée pour un procédé d'hydroformage oscillant. L'influence des paramètres de ce procédé sur l'apparition de défauts est également observée
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Martinez, Noguera Félix. "Optimisation du serre flan et de son pilotage pour une amélioration de l 'écoulement du materiau en emboutissage." Nantes, 2004. http://www.theses.fr/2004NANT2133.
Full textAbstract:
La mise en forme des métaux en feuilles est un processus complexe dans lequel interviennent de nombreux paramètres. Parmi eux, la force de serrage appliquée par le serre-flan contrôle l'écoulement de la tôle ou l'aptitude à l'emboutissage. Néanmoins, la maîtrise de ce paramètre n'a pas été complètement clarifiée, ce qui pénalise le temps de mise au point des outils et la productivité du process. L'objet de cette thèse est l'étude et l'optimisation du contrôle de l'écoulement de la tôle à travers deux études complémentaires : la première propose une nouvelle conception de la chaîne de transmission, la seconde met en place un contrôle en ligne de l'action de serrage de la tôle. Suite à une révision bibliographique et des essais sur presse, un modèle analytique de la transmission de la force de serrage est proposé. Cette simulation permet tout d'abord d'identifier les paramètres limitant le contrôle spatial de la force de serrage puis, par la suite, de proposer une solution offrant une régulation plus précise de ce contrôle. Cette solution est fondée sur une conception optimale du rapport des raideurs des éléments de la chaîne de transmission. La dernière partie de l'étude se focalise sur la détection et l'estimation de la sévérité des défauts (plis et cassures) à travers l'analyse des formes caractéristiques fournies par les capteurs de force et position, intégrés à la presse. S'appuyant sur cette information et sur les règles du métier, préalablement réajustés avec les résultats des essais, une méthode de contrôle a été mise au point. Les premiers résultats dans ce domaine sont très prometteurs.
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Quaegebeur, Philippe. "Etude de l'influence des paramètres rhéologiques des matériaux sur la capacité de déformation en emboutissage des tôles minces." Paris 6, 1990. http://www.theses.fr/1990PA066659.
Full textAbstract:
Des experiences montrent l'influence des gradients de contrainte sur la formabilité des tôles minces. Pour étudier et discerner les paramètres rhéologiques influents, nous avons effectue des essais de traction sur des éprouvettes larges entaillées. Les mesures de déformations ont été réalisées en visio-plasticite. Certains matériaux localisent enormement les contraintes alors que d'autres les repartissent plus largement au sein de la matière. Les résultats observes peuvent être retrouves par des simulations numériques par éléments finis qui ont été validées. Des simulations de l'essai de traction spécifique ont été effectuees sur une grande variété de matériau pour apprécier l'influence exacte des différents paramètres de la loi d'écrouissage. Pour prévoir l'apparition de la striction, une théorie générale est présentée, ou le problème est aborde en terme d'instabilité elastoplastique. Dans un premier temps des critères de striction avaient été développes dans le cas ou les champs de contrainte étaient uniformes sur la structure. Nous généralisons cette théorie, en prenant en compte les gradients dans le plan de la tôle et nous montrons les effets sur la striction. Les prévisions d'apparition de la striction sont comparées avec les observations expérimentales
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Lejeune, Arnaud. "Modélisation et simulation de striction et de plissement en emboutissage de tôles minces et hydroformage de tubes minces." Besançon, 2002. http://www.theses.fr/2002BESA2056.
Full textAbstract:
L'étude théorique et expérimentale des problèmes de micro-formage est réalisée pour des tôles minces (£ 0. 50 mm). Elle est réalisée partir d'essais de traction uni-axiale, de gonflement hydraulique et de traitements thermiques, elle montre que le comportement mécanique est influencé par l'épaisseur de la tôle, la microstructure et l'homogénéité du matériau. La première modélisation proposée conserve toutes les hypothèses de la plasticité locale et ne modifie que la loi d'écrouissage. Dans un deuxième temps, un modèle de comportement non-local basé sur la prise en compte du gradient de la déformation plastique équivalente à travers l'épaisseur de la tôle est utilisé. Ce modèle conserve les équations constitutives de l'élastoplasticité classique et seule la condition d'écoulement est modifiée, il est intégré dans un contexte éléments finis de coques. L'algorithme de calcul des contraintes et de mise à jour des variables internes utilise un schéma de type prédiction-correction original prenant en compte une vérification au sens faible du critère de charge. Un ensemble de tests numériques valide l'intégration numérique et la modélisation proposée<br>Theoretical and experimental studies of the problems of micro-forming is carried out for thin sheets ( 0. 50 mm). It is carried out from uniaxial tensile tests, hydraulic bulging test and heat treatments, it shows that the mechanical behavior is influenced by sheet thickness, the material microstructure and homogeneity. The first modeling suggested preserves all the assumptions of local plasticity and amends only the law of work hardening. In a second time, a non-local model based on the taking into account of the gradient of the equivalent plastic deformation through the thickness of sheet is used. This model preserves the equations constitutive of traditional elastoplasticity and only the condition of flow is modified, it is integrated in a shell finite element context. The calculation algorithm of stress and update of internal variables uses an original prediction-correction algorithm to take into account the weak check of the load criterion. Some numerical tests validate numerical integration and modeling suggested
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Steinmetz, Gérard. "Apport de la simulation numérique et de l'expérience pour la compréhension des phénomènes de frottement en emboutissage et hydroformage." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2005. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00001514.
Full textAbstract:
L'industrie de la mise en forme utilise de plus en plus les codes de simulation numérique afin de minimiser les temps de conception et les coûts de mise au point des outillages. Le frottement, qui influence fortement le résultat de la mise en forme, est généralement modélisé par un coefficient de frottement de Coulomb constant. La validité de cette description sommaire du comportement tribologique du triplet tôle-lubrifiant-outils est discutée dans ce mémoire. Dans une première partie relative au procédé d'emboutissage, l'utilisation du tribomètre plan-plan est étendue à la caractérisation de la transition statique-dynamique. Cette nouvelle procédure d'essai met en évidence un niveau de frottement statique plus élevé que le frottement dynamique dans toute la gamme de pressions de contact explorée et pour des tôles d'aciers nus et revêtus. L'influence du frottement statique et plus généralement d'un frottement local et évolutif sur le résultat de la mise en forme est discutée à travers différentes modélisations calées sur les résultats de tribométrie et implémentées dans des codes de calculs par éléments finis (FORGE2® et ABAQUS®) : Une modélisation de la transition statique-dynamique comme fonction de la longueur de glissement, met en évidence l'influence du coefficient de frottement statique sur le retard à l'avalement du flan sous le serre-flan et sur la répartition des épaisseurs dans les zones de faibles glissements relatifs sous le poinçon. Une modélisation du frottement comme fonction de la vitesse de glissement et de la pression de contact permet de prendre en compte de manière réaliste l'influence de l'hétérogénéité de ces paramètres du contact. Pour des vitesses d'emboutissage croissantes, l'écart entre les résultats à frottement constant et variable décroît. La discrétisation du frottement par zone, le frottement sous le poinçon étant plus élevé que sous le serre-flan, permet une réduction sensible de l'erreur commise avec l'utilisation d'un coefficient de frottement constant pour tous les outillages. Le modèle de Devine qui décrit l'histoire microscopique du contact (interactions microplastiques, aspects hydrodynamiques) a été généralisé. C'est un modèle alternatif intéressant qui en outre permet d'estimer l'évolution du frottement local avec l'arasement des plateaux et une approche de l'avarie de contact. La seconde partie est dédiée à l'étude du frottement en hydroformage de tubes. Nous développons un essai de caractérisation du frottement et l'appliquons à des tubes en alliage d'aluminium 6060. Le coefficient de frottement de Coulomb varie entre de très faibles valeurs (0,03) pour des graisses à des valeurs beaucoup plus élevées (0,3) pour des huiles ou des lubrifiant solides. Des simulations par éléments finis mettent en évidence l'influence majeure de cette gamme de coefficient de frottement sur la distribution d'épaisseur en déformation plane.
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Samper-Mangin, Valerie. "Etude théorique et expérimentale du frottement et des forces de retenue en emboutissage des tôles d'acier nues et galvanisées." Paris, ENMP, 1993. http://www.theses.fr/1993ENMP0460.
Full textAbstract:
Le procède d'emboutissage permet de transformer des tôles planes en des pièces complexes telles les panneaux de carrosserie automobile. Le succès de cette opération dépend de manière critique du frottement de la tôle sur les outils et de l'intensité des forces de retenue engendrées par les joncs. Apres une revue bibliographique des divers aspects du problème, le présent travail a permis d'atteindre deux objectifs principaux. Le premier objectif était de fournir une base de données frottement fiable pour le calcul numérique. Pour cela, deux dispositifs expérimentaux ont été développes: un tribomètre avec outils plans ou joncs et une presse instrumentée. Les résultats obtenus ont conduit a une simulation par éléments finis très satisfaisante du formage d'une lunette arrière et d'une aile avant de voiture. Le deuxième objectif visait à interpréter les résultats expérimentaux obtenus en termes de mécanismes microscopiques d'interaction. Ceci a été réalise grâce a divers outils expérimentaux (observation et caractérisation des couches superficielles) et théoriques (modèle microscopique de contact original). L'analyse du comportement en frottement des tôles étudiées a permis d'établir une corrélation entre les mécanismes micro hydrodynamiques dans le contact (vague, films de transfert, microfilms,) et les paramètres opératoires (pression, vitesse, lubrifiant, rugosité). Ces résultats constituent une contribution originale a l'élaboration d'un modèle de frottement liant les paramètres macroscopiques du contact et les phénomènes physiques a l'échelle microscopique
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Steinmetz, Gérard. "Apport de la simulation numérique et de l’expérience pour la compréhension des phénomènes de frottement en emboutissage et hydroformage." Paris, ENMP, 2005. http://www.theses.fr/2005ENMP1389.
Full textAbstract:
L’industrie de la mise en forme utilise de plus en plus les codes de simulation numérique afin de minimiser les temps de conception et les coûts de mise au point des outillages. Le frottement, qui influence fortement le résultat de la mise en forme, est généralement modélisé par un coefficient de frottement de Coulomb constant. La validité de cette description sommaire du comportement tribologique du triplet tôle–lubrifiant–outils est discutée dans ce mémoire. Dans une première partie relative au procédé d’emboutissage, l’utilisation du tribomètre plan-plan est étendue à la caractérisation de la transition statique–dynamique. Cette nouvelle procédure d’essai met en évidence un niveau de frottement statique plus élevé que le frottement dynamique dans toute la gamme de pressions de contact explorée et pour des tôles d’aciers nus et revêtus. L’influence du frottement statique et plus généralement d’un frottement local et évolutif sur le résultat de la mise en forme est discutée à travers différentes modélisations calées sur les résultats de tribométrie et implémentées dans des codes de calculs par éléments finis (FORGE2® et ABAQUS®) : Une modélisation de la transition statique–dynamique comme fonction de la longueur de glissement, met en évidence l’influence du coefficient de frottement statique sur le retard à l’avalement du flan sous le serre-flan et sur la répartition des épaisseurs dans les zones de faibles glissements relatifs sous le poinçon. Une modélisation du frottement comme fonction de la vitesse de glissement et de la pression de contact permet de prendre en compte de manière réaliste l’influence de l’hétérogénéité de ces paramètres du contact. Pour des vitesses d’emboutissage croissantes, l’écart entre les résultats à frottement constant et variable décroît. La discrétisation du frottement par zone, le frottement sous le poinçon étant plus élevé que sous le serre-flan, permet une réduction sensible de l’erreur commise avec l’utilisation d’un coefficient de frottement constant pour tous les outillages. Le modèle de Devine qui décrit l’histoire microscopique du contact (interactions microplastiques, aspects hydrodynamiques) a été généralisé. C’est un modèle alternatif intéressant qui en outre permet d’estimer l’évolution du frottement local avec l’arasement des plateaux et une approche de l’avarie de contact. La seconde partie est dédiée à l’étude du frottement en hydroformage de tubes. Nous développons un essai de caractérisation du frottement et l’appliquons à des tubes en alliage d’aluminium 6060. Le coefficient de frottement de Coulomb varie entre de très faibles valeurs (0,03) pour des graisses à des valeurs beaucoup plus élevées (0,3) pour des huiles ou des lubrifiant solides. Des simulations par éléments finis mettent en évidence l’influence majeure de cette gamme de coefficient de frottement sur la distribution d’épaisseur en déformation plane<br>The sheet metal forming industry uses more and more the numerical simulation computer codes in order to minimize the development time and the cost of trial and error loops. Friction which has a major influence on the product quality is usually described by a constant Coulomb friction coefficient. The validity of this very simplified description of the real frictional behaviour is discussed in this thesis. The first part focuses on the stamping process. A new frictional device is developed based on a flat/flat tribometer. It allows measuring either static or dynamic friction coefficient. Experiments on coated and non coated steel sheet demonstrate that the static friction coefficient is significantly higher than the dynamic one on the whole range of contact pressures. The influence of a local and time variable friction coefficient on the result of the stamping operation is discussed using several friction models based on tribometry results and implemented in two numerical codes (FORGE2® et ABAQUS®): The static to dynamic transition of the friction coefficient described as a function of the sliding length underlines the role of the static coefficient of friction on the beginning of sliding under the blank holder and also on the thickness distribution under the punch where small relative sliding occurs. A pressure and sliding speed friction model describes well the influence of the heterogeneity of these quantities. For higher punch speeds, the difference of the results obtained with a constant and a variable friction coefficient decreases. The use of two constant friction coefficients, the punch friction being higher than the blank-holder friction, improves significantly the results. The Devine’s model which describes the influence of the microscopic history of the contact (microplasticity, hydrodynamic effects) has been improved. It is an interesting alternative model which provides also an estimation of the evolution of friction with the plateaux upsetting and the onset of galling. The second part is dedicated to the friction in hydroforming of tubes. We develop a frictional device and apply it to AA 6060 tubes. The Coulomb friction coefficient increase from typical values of 0,03 for greases to 0,3 for other lubricants (oil, solid lubricants). Finite elements calculations show the huge influence of the friction coefficient on the thickness distribution in the case of plane strain forming
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Ledoux, Yann. "Optimisation des procédés d'emboutissage par caractérisation géométrique et essais numériques." Phd thesis, Chambéry, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00419320.
Full textAbstract:
L'emboutissage est un procédé de mise en forme des matériaux métalliques en feuille. En général, plusieurs étapes d'emboutissage sont nécessaires et les phénomènes mis en jeux lors de la déformation plastique du matériau sont complexes. Ainsi, la conception d'un nouvel outillage est une opération longue et délicate. La technique d'«essai - erreur» est habituellement employée par les industriels. Cette méthode est sans garantie de succès, coûteuse et mobilise une machine de production ( presse ). Cette thèse propose une méthode d'optimisation qui est basée sur des simulations numériques. Le po%int% de départ est la définition d'un outillage initial dont la simulation est réalisée. Selon la géométrie numérique obtenue, nous paramétrons les défauts à corriger. Les paramètres du procédé qui modifient sensiblement la géométrie de la \pièce sont choisis ainsi que leur plage de variation respective. Un plan d'%exp%ériences est construit pour tester différentes configurations des paramètres du procédé. L'ensemble des %exp%ériences est simulé, puis, les paramètres géométriques sont mesurés sur chacune d'elles. Ces résultats permettent de calculer des relations polynomiales liant les paramètres du procédé aux paramètres géométriques de la \pièce. A%vec% ces relations, nous cherchons, par la technique d'optimisation de Newton, la configuration optimale du procédé donnant la géométrie désirée. La simulation correspondante est effectuée et valide l'optimum trouvé. Trois cas d'application sont présentés. Deux concernent des \pièces embouties en une étape, et enfin, nous présentons l'étude d'une \pièce réalisée en plusieurs étapes.
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Iordache, Monica. "Contribution à la simulation du processus de déformation plastique à froid des tôles." Thesis, Metz, 2007. http://www.theses.fr/2007METZ017S/document.
Full textAbstract:
La thèse porte sur la capacité à modéliser et prédire numériquement le comportement des tôles minces embouties. Ce comportement est étroitement lié aux différents aspects qui interviennent dans la description du comportement plastique, en particulier l'écrouissage et l'anisotropie. Le travail, réalisé dans le cadre d'une cotutelle entre l'Université de Pitesti et l'Université Paul Verlaine - Metz, porte sur des tôles d'acier utilisées en construction automobile. La caractérisation expérimentale de l'écrouissage et de l'anisotropie fait appel à des essais de traction uniaxiale. La caractérisation du comportement en emboutissage s'appuie sur des essais d'expansion de type Marciniak et Nakazima, ainsi que sur des essais d'emboutissage profond. Les Courbes Limites de Formage sont déterminées par les essais Marciniak réalisés sur différentes largeurs de flan, en utilisant une analyse des champs de déformation réalisée grâce à une méthode d'analyse d'images qui permet le suivi des déplacements et le calcul des déformations tout au long des essais. La loi force-déplacement et la hauteur limite d'embouti dans les essais Nakazima réalisés avec différentes largeurs de flan ont également été déterminées expérimentalement, ainsi que les cornes d'emboutissage dans les essais d'emboutissage profond. Sur la base de ces résultats, le comportement observé en emboutissage a été comparé aux prévisions obtenues par utilisation du code d'éléments finis Abaqus/Explicit. L'ensemble des résultats a ainsi pu être analysé, en discutant en particulier la sensibilité du comportement en emboutissage vis-à-vis du choix du modèle de surface de charge anisotrope adopté dans les simulations<br>The thesis deals with the modelling and the numerical prediction of the forming behaviour of thin sheets. This behaviour is closely linked to the different aspects involved in the description of the plastic behaviour, namely, strain-hardening and anisotropy. The work, conducted under the joint collaboration of the University of Pitesti and the University Paul Verlaine - Metz, is performed on steel sheets used for automotive building. The experimental characterization of strain-hardening and anisotropy is obtained from uniaxial tension tests. The characterization of the forming behaviour is performed by means of expansion tests – Marciniak tests and Nakazima tests- and cup deep-drawing tests. The forming Limit Curves are determined in the Marciniak tests, using sheets of varying widths. The analysis of strain fields is made using a method allowing for a continuous recording of images during the tests, coupled with the determination of the displacement field and the calculation of strains. The load-displacement curve and the limiting dome height in the Nakazima tests have also been determined on sheets of varying widths, as well as the earing profile in the cup drawing tests. On the basis of these results, the experimental forming behaviour has been compared to the numerical predictions obtained with the finite element code Abaqus/Explicit. The whole results have been analysed, and discussed in relation
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Moine, Mohamed Moustapha. "Fonctionnalisation de surface d'une tôle de cuivre par greffage d'acides alkylphosphoniques auto-assemblés en vue d'améliorer ses propriétés en emboutissage." Thesis, Besançon, 2014. http://www.theses.fr/2014BESA2075.
Full textAbstract:
Le procédé de mise en forme des tôles métalliques, généralement oxydées, par emboutissage est en pleine évolutionpour répondre à de nouveaux besoins : intervalles de tolérances dimensionnelles de plus en plus étroits, productionen grande série à faible coût, apparition de nouvelles nuances de matériaux, souci écologique. La réussite d’une telleopération est prédominée par le contrôle du frottement au niveau du contact entre tôle à former et outil enmouvement relatif. Pour ce faire, nous proposons dans cette thèse de fonctionnaliser la surface de la tôle en ygreffant des molécules organiques auto-assemblées, par simple immersion dans une solution contenant les moléculesréactives. Le couple métal/molécule retenu pour cette étude est un substrat massif de cuivre pur avec des moléculesd’acides alkylphosphoniques (CnH2n+1PO(OH)2) dans le but d’établir une corrélation entre les propriétésphysicochimiques des films ainsi formés et leur comportement tribologique. La réponse en frottement a été étudiéepar deux moyens de simulation expérimentale des conditions de contact (tribomètres bille/plan et étirage-plan). Nousavons considéré l’influence des trois facteurs de préparation de substrat suivant μ la nature de surface juste avant safonctionnalisation (présence d’une couche d’oxyde ou d’hydroxyde), le nettoyage de surface aux ultrasons après safonctionnalisation (élimination des espèces physisorbées) et la longueur de chaîne alkyle de la moléculeorganophosphonique (n=4, 12 et 16). Bien que la formulation de cette fonctionnalisation soit simple (élaborée àpartir d’une seule molécule), les techniques d’investigation de surface (PM-IRRAS, XPS, électrochimie, MEB,…)montrent que les films auto-assemblés sont constitués d’une bicouche de bonne qualité de greffage et de propriétésanticorrosion. Cette bicouche est composée d’une première monocouche de molécules chimisorbées à la surface (ouSAM) sur laquelle est déposée une deuxième couche d’amas physisorbés. D’autre part, notre étude a montréégalement que les amas physisorbés ont un rôle primordial dans le comportement tribologique du film auto-assemblé(abaissement et stabilité du coefficient de frottement et prévention contre le grippage)<br>Sheet metal forming processes are quickly evolving to meet new requirements of deep drawing such as: continuousminimization of dimensional tolerances intervals, cost efficiency at mass production, appearance of new materialstypes, environmental concern. The success of such operation is predominated by controlling friction at the contactbetween the metal sheet and forming tool in relative motion. In the present work, we propose to functionalize themetal sheet surface using grafting of self-assembled organic molecules by simple immersion in a solution containingthe reactive molecules. Consequently, thin film of alkylphosphonic acid (CnH2n+1PO(OH)2) was grafted on copperoxide substrate in order to establish a correlation between the physicochemical properties of the films andtribological behavior. Frictional response was studied by two experimental means of contact conditions (stripdrawing testing and ball-on-plane tribometer). The influence of three factors for the preparation of substrate wasconsidered. Firstly, the nature of its surface just before functionalization including the presence of an oxide orhydroxide layer was studied. Then, the ultrasonic surface cleaning after functionalization (removal physisorbedspecies) and finally, the alkyl chain length of the organophosphonic molecule (n = 4, 12 and 16). Although theformation of this functionalization is simple (made from a single molecule), the surface investigation techniques(PM- IRRAS , XPS, electrochemistry , SEM, .., etc.) show that self-assembled films consist of a bilayer with a goodgrafting quality and anticorrosion properties. The bilayer is composed of a first monolayer of molecules chemisorbedon the surface (or SAM) on which a second layer of physisorbed species is deposited. Furthermore, this study alsoshowed that the physisorbed species have a key role in the tribological behavior of self-assembled film (lower andstable friction coefficient and high resistance to galling)
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Clédat, Patrice. "Réalisation et étude comparative de dépôts céramiques obtenus par arc électrique sous vide ou dépôts ioniques : application à l'analyse du comportement anti-usure et des mécanismes de défaillance de revêtements PVD et CVD (TiN, CrN, DLC) sur outils de mise en forme." Limoges, 1999. http://www.theses.fr/1999LIMO4001.
Full textAbstract:
L'analyse des défaillances d'outils d'emboutissage et l'étude des traitements de surface pouvant y remédier sont les principaux objectifs de l'étude. Les mécanismes de croissance des couches diffèrent selon le procédé de dépôt. Ainsi, dans le cas des dépôts PVD, en arc électrique la majorité des espèces est ionisée alors qu'en dépôts ioniques les espèces métalliques sont neutres. Ceci explique que la taille des grains de CrN est plus faible en arc qu'en dépôts ioniques. Ces mécanismes sont également liés à la nature du dépôt. Ainsi, le titane présente une affinité pour l'azote nettement plus forte que le chrome. Cela conduit à l'incorporation d'azote dans la couche induisant un niveau de contraintes plus élevé pour TiN que pour CrN. Cela explique aussi la difficulté d'obtenir des dépôts stoechiométriques de CrN. Les propriétés mécaniques des revêtements optimisés au laboratoire sont comparables quels que soient la technique PVD et le matériau déposé. Une corrélation entre les propriétés mécaniques et microstructurables des couches a été mise en évidence. En général, la microdureté croît avec le niveau de contraintes qui augmente quand la taille des grains diminue. Une bonne résistance à l'usure nécessite une forte adhérence, obtenue seulement pour des dépôts stoechiométriques. Les caractéristiques des couches optimisées au laboratoire sont comparables à celles des dépôts industriels. L'étude donne des éléments sur la hiérarchisation des traitements sur outil d'emboutissage. Un matériau multicouche obtenu par CVD donne le meilleur résultat. Il est concurrencé par CrN obtenu par PVD qui a une limite de tenue plus basse mais dont le coût est moindre. TiN se révèle moins performant que CrN pour l'emboutissage. Son utilisation est justifiée pour la découpe. Le DLC est limité par son adhérence, alors qu'il est excellent quand un bon frottement est particulièrement recherché. Cette étude pose les bases physiques aux préconisations d'emploi des traitements de surface.
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YALA, SEDRATI FATIMA. "Decouplage des effets de textures cristallographiques et morphologiques sur l'anisotropie de la deformation plastique de deux aciers ferritiques pour emboutissage profond." Paris 11, 1991. http://www.theses.fr/1991PA112045.
Full textAbstract:
Ce travail est une contribution a l'etude du comportement plastique des materiaux polycristallins. Nous nous interessons en particulier a l'anisotropie de la deformation plastique qui est a l'origine de la formation des cornes d'emboutissage. Nous distinguons deux parametres a l'origine de ce phenomene, la texture cristallographique et la texture morphologique. Il s'agit de decoupler les effets de ces deux textures sur l'anisotropie de la deformation plastique par traction simple. L'etude porte sur deux aciers doux, l'un possedant des grains equiaxes et l'autre des grains allonges dans la direction de laminage; la texture cristallographique etant pratiquement la meme dans les deux aciers. Les mesures du coefficient de lankford ont montre que ce parametres est tres lie aux variations de la texture cristallographique, dans le plan de laminage, et a la valeur du maximum de la fonction de distribution des orientations cristallines. L'evolution des textures cristallographique est pratiquement la meme dans les deux aciers. La caracterisation de la texture morphologique a montre la presence d'une deformation homogene dans tout le materiau avec une marge d'erreur de 10%. Ces resultats montrent que l'effet de la morphologie des grains est faible et qu'il est difficile de l'evaluer avec les moyens dont nous disposons pour mesurer le coefficient de lankford, la texture cristallographique et la texture morphologique. L'application de deux modeles, l'un du type taylor en glissement mixte et l'autre du type self-consistent, a conforte les resultats experimentaux concernant la faible influence du parametre morphologie sur l'anisotropie de la deformation plastique
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Garcia-Aranda, Lucia. "Étude thermomécanique et modélisation numérique de l'emboutissage à chaud de l'Usibor 1500." Phd thesis, École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00443614.
Full textAbstract:
L'objectif de cette étude est de fournir un outil d'aide à la conception de gammes d'emboutissage à chaud. Ce procédé appliqué à des aciers trempants (dans notre cas à l'Usibor 1500) permet l'obtention de pièces avec une résistance mécanique très élevée. La simulation numérique représente un outil de prédiction très puissant permettant de minimiser les coûts de conception. Grâce à la simulation numérique et aux analyses nécessaires à la modélisation, nous sommes arrivés à élucider les points clés qui font qu'une pièce emboutie par ce procédé soit réussie. Deux logiciels, Forge 3 et Abaqus/Explicit, ont été choisis. Ces logiciels permettent d'effectuer un calcul thermomécanique indispensable à la simulation de notre procédé.<br/> Pour réaliser ces calculs, la connaissance du comportement du matériau ainsi que celles des échanges thermiques gérant l'évolution de température dans la tôle sont cruciales. Le comportement mécanique comme l'évolution de la température sont décrits par des lois mathématiques dépendant d'un certain nombre de paramètres propres à chaque matériau. Ces paramètres ont été identifiés pour notre matériau dans les conditions du procédé d'emboutissage à chaud.
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Boumaaïz, Hassan. "Plasticité dynamique des tôles : instabilité thermomécanique et nouvelle technique du poinçonnement par impact." Metz, 1994. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/1994/Boumaaiz.Hassan.SMZ9461.pdf.
Full textAbstract:
Ce travail consiste à traiter deux problèmes importants dans le domaine industriel. Le premier correspond à la localisation de la déformation et à l'instabilité thermomecanique. Alors que le second est celui de perforation des tôles minces par impact direct. L'influence de l'échauffement adiabatique sur les courbes limites de formage des aciers doux est montrée. La modélisation basée sur l'approche de Marciniak-Kuczynski, en utilisant la théorie de déformation avec écrouissage isotrope, a montré une élévation plus importante de température et de déformation dans la bande de striction que dans la zone homogène. Une nouvelle technique expérimentale du poinçonnement dynamique a été réalisée à l'aide du canon à air comprimé et du tube d'Hopkinson. L'objectif est de déterminer le comportement des aciers doux à grandes vitesses d'impact, et de mettre en évidence leur sensibilité à la vitesse du projectile. L'expérience a montré que lorsque la vitesse du poinçon (projectile) augmente, la force critique, l'énergie critique et l'énergie de perforation augmentent aussi, mais de façon non linéaire, sauf dans le domaine quasi-statique ou l'augmentation est linéaire. L'avantage de cette technique peut-être mis à l'origine pour l'étude des métaux et alliages, ainsi que les polymères et composites<br>This work is focussed on two important problems for the industry. The first one is the strain localization and thermo-mechanical coupling. The second one concerns perforation of the thin mettalic sheets, by a direct impact. The effect of adiabatic heating on the FLD (Forming limit diagram) has been analysed for mild steels. The modelling is based on the Marciniak-Kuczynski approach, where the deformation theory with the isotropic hardening was used. It was shown that the most intense increase of temperature and deformation occurs inside the instability band than in the zone of the uniform deformation. A new experimental technique of dynamic bulging by direct impact of a hemispherical projectile has been developped using an air launcher and a Hopkinson tube. The aim was to find response of a sheet made of mild steel to different impact velocities (up to 100m/s). Another goal was to study the rate sensitivity of bulging at different impact velocities. Experments performed within a wider range of velocities, from quasi-static to impact, have shown that the increase of the punch velocity (projectile) cause an increase of the critical force of frcture and perforation energy. Those effects are non-linear with respect to high velocities, but at the range of the lower velocities those quantities are proportional to the logarithm of the punch velocity
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Serri, Jérôme. "Caractérisation expérimentale et modélisation du comportement plastique d'aciers à transformation martensitique : applications à la mise en forme." Metz, 2006. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/2006/Serri.Jerome.SMZ0625.pdf.
Full textAbstract:
Les industriels du secteur de l'emboutissage des tôles recherchent des matériaux toujours plus performants, présentant un bon compromis entre l'aptitude et la résistance mécanique de la tôle mise en forme. Les aciers à effet TRlP (TRansformation lnduced Plasticity) répondent bien à ces exigences. Deux modèlisations phénoménologique et semi-physique de ces aciers sont proposées et implémentées dans le code d'éléments finis Abaqus à travers différents modèles d'écrouissage et de cinétique de transformation martensitique. Une caractérisation expérimentale est également effectuée sur les aciers austénitique inoxydable de type 304 et multiphasé TRIP800, en particulier pour des trajets de chargement monotones à différentes températures ainsi qu'en emboutissage de type Marciniak. Une étude numérique de la formabilité des tôles de ces aciers instables est alors présentée pour les deux modèles décrivant les différentes contributions de la transformation martensitique. Ces contributions sont analysées afin d'évaluer leur influence sur l'emboutissage. Une confrontation entre les résultats expérimentaux et numériques indique une bonne corrélation. Une meilleure capacité de prédiction est alors obtenue pour le modèle plus physique tenant compte des phénomènes micromécaniques<br>The industrialists of the sector of the stamping of sheets seek materials increasingly more powerful, presenting a good compromise between the aptitude and the mechanical resistance of sheet formatted. Steels for purpose TRlP (TRansformation lnduced Plasticity) answer these requirements well. Two modelings phenomenologic and semi-physics of these steels are proposed and implemented in the code of finite elements Abaqus through various models of work hardening and martensitic kinetics of transformation. An experimental characterization is also carried out on the austenitic steels stainless of type 304 and multiphase TRIP800, in particular for monotonous ways of loading at various temperatures like in stamping of the Marciniqk type. A numerical study of the formability of sheets of these unstable steels is then presented for the'two models describing the various contributions of the martensitic transformation. These contributions are analyzed in order to evaluate their influence on stamping. A confrontation between the experimental and numerical results indicates a good correlation. A better capacity of prediction is then obtained for the more physical model taking account of the micromechanical phenomena
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Marzouki, Marouane. "Tribométrie à haute température : conception et réalisation d'un banc d'essai à chaud : Application à l'étude d'un acier revêtu (Usibor 1500P) pour emboutissage à chaud." Compiègne, 2005. http://www.theses.fr/2005COMP1597.
Full textAbstract:
L'emboutissage à chaud est un procédé de plus en plus utilisé dans le secteur automobile, notamment pour la mise en forme de tôles en acier aluminié et trempable : l'Usibor 1500P. Dans ce procédé, les outils de mise en forme sont fortement sollicités par des contraintes thermique, mécanique et métallurgique. Ces sollicitations sont couplées et agissent en synergie ce qui rend difficile la maîtrise du frottement et de l'usure qui en résulte. La connaissance des phénomènes tribologiques intervenant à l'interface entre la tôle et l'outil devient alors très importante d'une part pour pouvoir maîtriser l'énergie dissipée par les forces mises en jeu, et d'autre part, pour contrôler la dérive, au cours du temps, de la géométrie des outils qui influe directement sur la qualité de l'état de surface des tôles embouties. C'est cette problématique qui est abordée dans cette étude dans une démarche scientifique pluridisciplinaire à caractère technologique. Dans ce travail, le premier chapitre concerne une étude bibliographique portant sur le procédé de mise en forme par emboutissage des matériaux métalliques et en particulier l'emboutissage à chaud avec trempe dans les outils de l'acier, ici l'acier revêtu Usibor 1500P. Les aspects procédé, mécanique, tribologique et simulation expérimentale de l'emboutissage sont abordés. Le deuxième chapitre traite de la méthodologie expérimentale et notamment de l'appareillage qu'il a fallu concevoir et réaliser pour répondre au cahier des charges. Le tribomètre à haute température en contact ouvert pion sur disque, conçu et réalisé pour cette étude, est décrit. Les matériaux outils (relatifs aux pions) ainsi que le matériau produit (en Usibor 1500P) sont présentés. Les moyens d'observations et d'analyses sont brièvement exposés. Le troisième chapitre est consacré à la validation indispensable du tribomètre par l'analyse de sa réponse en terme de détermination de la température de surface et de la modélisation analytique de la trajectoire spiralée décrite par le pion. Le quatrième et dernier chapitre présente tout d'abord les résultats obtenus ainsi que leur discussion : § Les analyses de surface de l'acier Usibor 1500P pour permettre de mieux comprendre son comportement tribologique. § Les résultats en terme du coefficient de frottement des différents couples de matériaux. § La caractérisation et l'analyse des différents types d'usure des pions et des disques. Une discussion est alors menée sur le coefficient de frottement et sur les facteurs l'influençant. Un modèle numérique du système pion/disque en trajectoire ouverte est proposé dans le but de pouvoir prédire une formulation de loi de frottement en fonction des conditions expérimentales. Enfin, des mécanismes d'usure des pions et des disques en Usibor sont proposés en mettant l'accent sur l'importance du tribosystème et donc sur la réponse d'un couple de matériaux donné en terme d'usure et de frottement suivant les conditions de sollicitations. Quelques recommandations pratiques déduites de ce travail sont aussi proposées<br>Hot stamping is a process in progress used in the automobile sector, particularly for an aluminised and quenchable steel sheet working: Usibor 1500P. In this process, working tools are subjected to thermal, mechanical and metallurgical stress. These constraints are fully coupled and are acting in synergy. Therefore, it is difficult to control friction and wear in this process. The understanding of the tribological phenomena occurring in the tool/sheet interface becomes very important in order to control the dissipated energy and the tools durability which directly affects the surface quality of the final product. This study concerns these problems with a scientific and technological approach. In this work, the first chapter relates to a bibliographical study describing the process of metallic material stamping and in particular hot stamping with simultaneous hardening of a coated steel Usibor 1500P. The process, mechanical, tribological and experimental simulation aspects of stamping are approached. The second chapter treats to the experimental methodology which is required in terms of design and achievement in order to satisfy the industrial specifications. The high temperature pin on disc in open contact tribometer, designed and built up, is described. The material tools (represented by pins) and material product (Usibor 1500P) are presented. The analysis and observation means are briefly exposed. The third chapter concerns the essential validation of the tribometer by the analysis of its response in terms of the surface temperature evaluation and the spiral trajectory analytical modelling. The fourth and final chapter gives all the experimental results and their discussion such: § The Usibor 1500P surface analysis for a better understanding of its tribological behaviour. § The coefficient of friction for the different couples of materials. § The characterization and analysis of the various types of pin and disc wear. After that, a discussion on the coefficient of friction is done. Then, a numerical model of pin on disc in open trajectory system is proposed. The objective is to predict a friction law formulation according to the experimental conditions. Lastly, pin and disc wear mechanisms are proposed and the importance of the tribosystem is shown. Some practical recommendations are finally proposed from this work
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Ksiksi, Nesrine. "Caractérisation avancée des matériaux en vue de la prédiction de la localisation sur des tôles minces." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAA030/document.
Full textAbstract:
La détermination des conditions de chargements limites qui produisent une localisation du matériau est toujours un enjeu important, notamment lorsqu'il s'agit d'optimiser les dimensions d'outillage lors d'opérations durant lesquelles le matériau est fortement sollicité. Différents travaux récents ont montré que l'hétérogénéité structurale intrinsèque à tout matériau métallique joue un rôle important dans les différents stades de déformation. Le rôle des hétérogénéités sur la localisation n'est cependant pas abordé. L'objectif de cette thèse est donc de déterminer si l'hétérogénéité structurale des matériaux a un impact sur la localisation des matériaux ductiles. Une action corollaire est alors de valider le recours à des modèles qui intègre cette hétérogénéité pour obtenir des meilleurs résultats.Cette étude comprend deux volets. Le premier volet expérimental a pour objectif de constituer un référentiel expérimental qui met en évidence l'impact du facteur hétérogénéité sur la localisation. Différentes éprouvettes de titane ont été préparées de façon à obtenir différents degrés d'hétérogénéités. Deux paramètres ont été utilisés à cette fin : l'épaisseur et la structure cristalline. Le titane permet en effet de disposer de matériaux à structure hexagonale et cubique centrée qui présentent des possibilités d'accommodation plastique très différentes. Des essais de traction et d'expansion ont ainsi été pratiqués sur des éprouvettes de titane de tôle fine et épaisse dans les structures α et β du titane de nuance T40. Trois tôles différentes : Tiα(tôle fine); Tiα(tôle épaisse) et Tiα+β(tôle épaisse) ont été utilisées lors des essais. Pour obtenir les tôles Tiα+β un traitement thermique a été optimisé et l’analyse des tôles a été effectuée à l’aide de plusieurs techniques comme le MEB, les rayons X et l'ATD. Un second volet numérique s'est appuyé sur deux modèles pour réaliser la simulation des essais expérimentaux. Un premier modèle de type phénoménologique "classique", sans facteur d'hétérogénéité a tout d'abord été utilisé pour simuler le comportement idéal d'un matériau homogène. Dans un second temps, le recours à un modèle qui intègre une dimension physique, l'hétérogénéité, a montré que cette dernière a une incidence notable et permet d'améliorer la prédiction du phénomène de localisation<br>The determination of limit loading conditions producing the localization in the material is always an important subject, notably as it is about the optimization of tool dimension during operations during which material is strongly solicited. Different recent works have shown that intrinsic structural heterogeneity inside any metallic material plays an important role in the different stages of deformation. However, the role of heterogeneities in localization is not addressed.The objective of this PhD thesis is therefore to determine if the structural heterogeneity of materials has an impact on the localization of ductile materials. A corollary action is then to validate the use of models which integrate this heterogeneity for best results.This study has two parts.The first experimental part has for objective to constitute an experimental base which highlights the impact of the heterogeneity factor on localization. Different titanium specimens were prepared so as to obtain different degrees of heterogeneities.Two parameters were used for this purpose: thickness and crystal structure. Titanium makes it possible to have materials with hexagonal structure and cubic centered that present possibilities of very different plastic accommodation.Tensile and equi-axial tests have thus been carried out on titanium specimens for thin and thick metal sheet in the structures α and β for T40 grade Titanium.Three different sheets Tiα(thin); Tiα(thick) et Tiα+β(thick) were used during the tests. To obtain the sheets Tiα+β, a heat treatment has been optimized and sheets analysis was done using several techniques such as SEM, X Rays and ATD. A second numerical part was based on two models to realize numerical simulation of the experimental tests. A first classical phenomenological model without heterogeneity factor was firstly used to simulate the ideal behavior of a homogeneous material. In a second time, the use of a model that incorporates a physical dimension that is to say the heterogeneity, has shown that this latter has a significant impact and makes it possible to improve the prediction of localization phenomenon
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Durville, Damien. "Modélisation mécanique et simulation numérique de l'avalement dans le procédé d'emboutissage des tôles minces." Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris, 1993. http://www.theses.fr/1993ECAP0283.
Full textAbstract:
Ce travail explore divers modèles mécaniques et algorithmes numériques permettant de simuler l'avalement de la tôle entre les serre-flan. On se place dans le cadre d'un formalisme lagrangien total, et on utilise pour la résolution du problème mécanique la méthode de résolution implicite. Les conditions de contact exigeant la non-pénétration de la tôle dans les outils sont prises en compte par une méthode de pénalisation. Un algorithme de résolution de type point fixe est propose après introduction de multiplicateurs de contact. Pour le frottement, une loi de coulomb régularisée est utilisée, débouchant sur un algorithme de module tangent. On aborde ensuite le problème du couplage entre les modèles de contact-frottement et un modèle de plaques en grandes transformations élastoplastiques reposant sur une cinématique de Mindlin-Reissner à cinq champs. Des résultats numériques sur des cas standards et industriels sont présentés. Le dernier chapitre est consacré à l'enrichissement du modèle de plaques après en avoir constaté les limites. Une analyse asymptotique d'un problème de serrage conduit à introduire un sixième degré de liberté cinématique. A partir de ce modèle cinématique, un modèle de plaque est proposé en grandes transformations élastoplastiques, conduisant à l'utilisation de lois de comportement tridimensionnelles standards
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Gasperini, Monique. "Contribution à la caractérisation du comportement en emboutissage en rétreint d’une tôle d’alliage Al-Mg 2% : application d’un critère d’instabilité plastique à l’apparition de bandes de cisaillement." Paris 11, 1985. http://www.theses.fr/1985PA112056.
Full textAbstract:
Cette thèse avait pour but d'expliquer l'apparition de bandes de cisaillement macroscopiques au cours de l'emboutissage cylindrique en rétreint d'une tôle d'alliage Al-Mg 2%, qui constituent des défauts sévères. Dans le cadre de la mécanique des milieux continus avec une loi de comportement issue du critère de plasticité de Hill pour les matériaux orthotropes, un critère d'instabilité plastique localisée, formulé en théorie des grandes déformations et s'exprimant sur les contraintes a été testé d'une manière semi-expérimentale grâce à la détermination des déformations sur les collerettes des godets par la méthode des grilles. Les zones d'instabilité ainsi calculée coïncident approximativement avec les zones angulaires dans lesquelles sont observées les bandes de cisaillement. Cette méthode s'est heurtée à la difficulté de la description du comportement réel du matériau et aux limitations expérimentales sur la précision des contraintes obtenues. Par ailleurs, l'évolution de la texture cristallographique au cours de l'emboutissage a été qualitativement étudiée. Des analogies entre les bandes de cisaillement en laminage et en emboutissage ont été suggérées, soulignant la nécessité de réaliser des investigations microstructurales plus approfondies<br>The aim of this thesis was to explain occurrence of macroscopic shear bands during cylindrical deep drawing of an Al-Mg 2% thin sheet which make up severe defects. In the frame of mechanics of a continuous medium with a constitutive equation stemmed from the Hill criterion for orthotropic materials, a criterion of localized plastic instability formulated in large strain theory and expressed on stresses has been tested in a semi experimenta1 way thanks to determination of strains on the flanges of cups by grid method. The zones of instability so calculated coincide approximatively with angular zones where shear bands are observed. This method is come up against the difficulty to describe real behaviour of the material and against experimental limitations on stress accuracy. On another hand, evolution of crystallographic texture during deep drawing has been qualitatively studied. Analogies between shear bands occurring during rolling and deep drawing have been suggested, underlining necessity to perform detailed microstructural investigations
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De, Castro Emmanuelle. "Le frottement des toles galvanisées en emboutissage : étude par tof-sims de la réactivité de surface vis-à- vis de l'acide oléique et des sulfonates de calcium." Paris, ENMP, 2003. http://www.theses.fr/2003ENMP1137.
Full text
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Sène, Ndèye Awa. "Etudes expérimentales et numériques de la micro-formabilité des matériaux métalliques de faible épaisseur." Chambéry, 2010. http://www.theses.fr/2010CHAMS010.
Full textAbstract:
Ces dernières années, on observe une augmentation croissante des produits techniques miniaturisés. De nos jours, la réalisation des pièces de petites dimensions et de faible épaisseur par le procédé de micro-emboutissage n'est pas toujours bien maîtrisée. De nouvelles difficultés rencontrées dans la fabrication de telles pièces sont souvent liées aux effets d'échelles. L'objectif de cette thèse est de caractériser l'aptitude au micro-emboutissage d'une tôle d'aluminium de faible épaisseur par la détermination des courbes limites de micro-formage. Le point de départ est la réalisation d'une presse de micro-emboutissage de diamètre de poinçon 9 mm couplée à un dispositif d'analyse d'images pour matériaux d'épaisseur maximale 0,4 mm. L'utilisation de ce dispositif expérimental a permis de réaliser une campagne d'essais sur de l'aluminium 1050 A (99,5 %) recuit de faible épaisseur. Plusieurs courbes limites de micro-formage ont été déterminées par diverses méthodes et pour divers critères de détection de la striction. Dans le but d'obtenir des courbes limites de micro-formage virtuelles, une modélisation numérique du procédé de micro-emboutissage a été mise en place : une première simulation avec la définition de l'outillage complet prenant en compte l'état de surface et une seconde appelée simulation « réduite » dans laquelle on ne s'intéresse qu'à la partie centrale de l'échantillon. Pour cette dernière, des défauts géométriques et des hétérogénéités de la microstructure ont été respectivement introduits. En dernier lieu, le potentiel de la presse de micro-emboutissage est utilisé pour la déformation de monocristaux et de multicristaux suivant différents trajets de déformation dans le but de valider ultérieurement des modèles micromécaniques<br>In recent years, a growing demand on micro technical products is observed. Nowadays, the production of parts with small dimensions and thin thickness by the micro deep drawing process is not always well controlled. New difficulties encountered in the manufacture of such parts are often linked to scaling effects. The objective of this thesis is to characterize the micro-forming ability of aluminium of thin thickness for the determination of micro-forming limit diagrams. The starting point is the achievement of a specific micro deep drawing tool with a punch diameter 9 mm for materials of maximum thickness 0. 4 mm, coupled to an image analysis set-up. Using this experimental device allowed a series of tests on annealed aluminium 1050 A (99. 5%) of small thickness. Several micro-forming limit diagrams were determined by various methods and different criteria for the detection of necking. In order to obtain virtual micro-forming limit diagrams, a numerical modelling of micro deep drawing process has been established: a first simulation with the definition of the complete tool taking into account the surface roughness and a second simulation called "reduced" in which only in the central part of the sample is modelling. For this last, geometric imperfections and microstructure heterogeneities were respectively introduced. Finally, the potential of the micro deep drawing tool is used for the deformation of single crystals and multicrystals following different strain paths in order to validate later micro-mechanical models