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Dissertations / Theses on the topic 'Formability Limit'
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Shuaib, Nasr AbdelRahman. "AN INVESTIGATION OF SIZE EFFECTS ON THIN SHEET FORMABILITY FOR MICROFORMING APPLICATIONS." UKnowledge, 2008. http://uknowledge.uky.edu/gradschool_diss/680.
Full textAbstract:
The increasing demand for powerful miniaturized products for all industrial applications has prompted the industry to develop new and innovative manufacturing processes to fabricate miniature parts. One of the major challenges facing the industry is the dynamic market which requires continuous improvements in design and fabrication techniques. This means providing products with complex features while sustaining high functionality. As a result, microfabrication has gained a wide interest as the technology of the future, where tabletop machine systems exist. Microforming processes have the capability of achieving mass production while minimizing material waste. Microforming techniques can produce net-shape products with intricacy in fewer steps than most conventional microfabrication processes. Despite the potential advantages, the industrial utilization of microforming technology is limited. The deformation and failure modes of materials during microforming is not yet well understood and varies significantly from the behavior of materials in conventional forming operations. In order to advance the microforming technology and enable the effective fabrication of microparts, more studies on the deformation and failure of materials during microforming are needed.
In this research work, an effort to advance the current status of microforming processes for technologies of modern day essentials, is presented. The main contribution from this research is the development of a novel method for characterizing thin sheet formability by introducing a micro-mechanical bulge-forming setup. Various aspects of analyzing microscale formability, in the form of limiting strains and applied forces, along with addressing the well known size effects on miniaturization, were considered through the newly developed method. A high temperature testing method of microformed thin sheets was also developed. The aim of high temperature microforming is to study the material behavior of microformed thin sheets at elevated temperatures and to explore the capability of the known enhancement in formability at the macroscale level. The focus of this work was to develop a better understanding of tool-sheet metal interactions in microforming applications. This new knowledge would provide a predictive capability that will eliminate the current time-consuming and empirical techniques that, and this in turn would be expected to significantly lower the overall manufacturing cost and improve product quality.
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Kocak, Ozgur. "Analysis Of The Formability Of Metals." Master's thesis, METU, 2003. http://etd.lib.metu.edu.tr/upload/1178714/index.pdf.
Full textAbstract:
Workpieces during cold forging fail basically due to ductile fracture. Ductile fracture can be predicted by damage models. In this study, various damage models such as Cockcroft &Latham, McClintock, Freudenthal, Rice &
Tracy, Oyane, Ayada, Brozzo are investigated for their applicability to three workpiece materials: bearing steel (100Cr6), stainless steel (X5CrNiMo1810) and brass (CuZn39). The damage material parameters have been obtained by various tests such as tensile, standard compression, ring compression, compression with flanges and conical compression tests. The characterization has been assisted by finite element simulation of the various tests. It has been shown that the available damage models can predict the location of failure satisfactorily but are no able to predict the onset of failure quantitatively. Keywords: Formability Limit, Failure Criteria, Cold Forming, Surface Cracks, Finite Element Analysis
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Shouler, Daniel Reginald. "Expanded forming limit testing for sheet forming processes." Thesis, University of Cambridge, 2011. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.609473.
Full text
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Nolan, Ross Andrew. "Microstructure formability relationships in new generation high strength aluminium automotive alloys." Thesis, University of Manchester, 2015. https://www.research.manchester.ac.uk/portal/en/theses/microstructure-formability-relationships-in-new-generation-high-strength-aluminium-automotive-alloys(726d2c33-f190-44b1-8ab8-854e69dc5ec4).html.
Full textAbstract:
The desire to reduce weight in automotive products is driven by a need to improve efficiency. As such, to allow further weight reduction, higher performance aluminium alloys are in demand for sheet metal body structures. Due to their high strength to weight ratio 7xxx alloys are seen as an ideal candidate for this, however their use to date has been limited by poor formability. Previous work indicated that by moving to high temperatures (>350°C) or by using a soft temper (W), good formability could be achieved but the samples required further heat treatment post-forming. This work explored the warm forming temperature range to improve formability whilst developing the required properties during processing. The performance of a 7xxx candidate alloy, 7021, has been assessed in stretching and drawing operations, both at room temperature and over the elevated temperature range of 150-250°C. The microstructure and other properties of the alloy were investigated in W, T4 and T6 tempers, before and after testing, through a range of techniques, including DSC, DMTA, SEM, EBSD and TEM.In the T4 temper, UTS and proof stress increased with temperature up to 190°C, due to dynamic precipitation. Increasing temperature only provided a modest increase in strain to failure for both the T4 and T6 temper. Cup height was not significantly improved in the warm forming temperature range during Erichsen cup testing. By deep drawing at 250°C it was possible to fully draw a cup (with an LDR of 2.2) in both the T4 and T6 temper of 7021, with both tempers having comparable post-forming hardness. This indicates that at 250°C the starting condition has no impact on drawability. Although full drawability is achieved at 250°C the final product would require further heat treatment if it were to replace 6016. However, by deep drawing 7021-T4 at 190°C, a fully formed cup was produced with a hardness between that of the T4 and T6 temper. The microstructure of the formed cup showed no grain boundary precipitation and a fine distribution of the strengthening phase η', suggesting there is a dynamic effect on the precipitation during deep drawing at this temperature. In conclusion, the work has shown that warm forming does not significantly improve stretching behaviour of 7021, but by using warm forming temperatures deep drawing is improved.
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Aljoša, Ivanišević. "Monotoni procesi deformisanja pri hladnom zapreminskom oblikovanju i njihova primena za određivanje dijagrama granične deformabilnosti." Phd thesis, Univerzitet u Novom Sadu, Fakultet tehničkih nauka u Novom Sadu, 2018. https://www.cris.uns.ac.rs/record.jsf?recordId=107413&source=NDLTD&language=en.
Full textAbstract:
Istraživanja prikazana u disertaciji imala su za cilj razvoj monotonih modela deformisanja u cilju njihove primene za određivanje dijagrama granične deformabilnosti. Kombinacijom različitih geometrija uzoraka, geometrije alata i triboloških uslova razvijeni su monotoni modeli deformisanja koji su promenjeni za određivanje dijagrama granične deformabilnosti.Research presented in this dissertation was conducted in order to develop monotonic forming processes suitable for determination of forming limit diagram. Combining different geometries of billets as well as tools and friction conditions monotonic models are developed and applied for determination of forming limit diagram.
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Jahn, Axel. "Umformbarkeit laserinduktionsgeschweißter Strukturen aus höherfesten Stahlfeinblechen." Doctoral thesis, Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden, 2011. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-73795.
Full textAbstract:
Konventionelles Laserstrahlschweißen von Halbzeugen aus höherfesten Stahlfeinblechen führt zum drastischen Verlust an Umformbarkeit im Schweißnahtbereich. Durch integrierte induktive Erwärmung können der Temperaturverlauf beim Schweißen modifiziert, die Verbindungseigenschaften beeinflusst und die Umformbarkeit verbessert werden. Die Zusammenhänge zwischen Prozessparametern und mechanischen Verbindungseigenschaften werden beschrieben und Anwendungspotenziale aufgezeigt.
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Song, Xiao. "Identification of forming limits of sheet metals with an in-plane biaxial tensile test." Thesis, Rennes, INSA, 2018. http://www.theses.fr/2018ISAR0002/document.
Full textAbstract:
Les procédés de mise en forme des tôles minces sont largement utilisés dans l'industrie. L’utilisation optimale des alliages légers ou des aciers à haute résistance, propices à des économies d’énergie dans le domaine des transports, nécessite une connaissance approfondie de leurs limites de formabilité. Classiquement, la formabilité d’une tôle est caractérisée par l’apparition d’une striction localisée. Cependant, pour des chargements spécifiques (chemins de déformation complexes ...), la rupture caractérise la formabilité du matériau, la courbe limite de formage à rupture (CLFR) plutôt que celle à striction (CLFS) doit alors être considérée. Pour identifier la CLFS et la CLFR pour des chemins de déformation linéaires et non-linéaires, les méthodes conventionnelles requièrent différents dispositifs expérimentaux et différentes formes d'éprouvette pour atteindre une large gamme de chemins de déformation. L'essai de traction biaxiale, associé à une éprouvette cruciforme, est possible pour la réaliser. De plus, le changement de chemin est activé au cours de l’essai, sans déchargement. Le premier objectif de cette étude est de montrer que l'essai de traction biaxiale, associé à une forme unique d'éprouvette cruciforme, permet de tracer la CLFS et la CLFR pour plusieurs chemins de déformation, qu’ils soient linéaires ou non-linéaires. En premier lieu, des essais ont été réalisés sur des tôles d’alliage d’aluminium 5086 (épaisseur initiale de 4 mm) à partir d’une forme d’éprouvette déjà proposée au laboratoire. Une nouvelle forme d'éprouvette cruciforme a été proposée pour des tôles moins épaisses (2 mm), plus répandues. Cet éprouvette a été validée pour étudier la formabilité d’un acier dual phase DP600 pour plusieurs chemins de déformation. Le deuxième objectif est de discuter la validité de critères classiques de rupture ductile. Pour les deux matériaux, un critère a finalement été identifié pour prédire assez précisément les résultats expérimentauxSheet metal forming is very common in industry for producing various components. The optimal use of light alloys or high strength steels in transportation for energy economy, requires in-depth analysis of their formability. Usually, the formability of sheet metal is controlled by the onset of localized necking. However, under specific loadings (complex strain paths...), fracture characterizes the formability and the forming limit curve at fracture (FLCF) instead of the forming limit curve at necking (FLCN) should be considered. For identifying FLCN and FLCF under linear and non-linear strain paths, conventional methods require different experimental devices and geometrical specifications of specimen to cover a wide range of strain paths. However, using the in-plane biaxial tensile test with just one shape of cruciform is sufficient for that, even changes of strain path without unloading can be made during the test. The first objective of this study is to show that the in-plane biaxial tensile test with a single type of cruciform specimen permits to investigate the FLCN and FLCF of sheet metals under different linear and non-linear strain paths. Firstly, the forming limit strains at fracture of AA5086 sheet (t=4 mm) under linear and non-linear strain paths have been characterized, by testing an existed dedicated cruciform specimen. Thinner sheet metals are often used in industry, so a new shape of cruciform specimen with an original thickness of 2 mm was proposed. This specimen is successfully used to investigate the formability of DP600 sheet under linear and two types of non-linear strain paths. The second objective is to discuss the validity of commonly used ductile fracture criteria to predict the onset of fracture. Some ductile fracture criteria were used to produce numerical FLCFs for AA5086 and DP600 sheet. Finally, for the two tested materials, it is possible to find a criterion to predict the experimental FLCFs for either linear or non-linear strain paths
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Jahn, Axel. "Umformbarkeit laserinduktionsgeschweißter Strukturen aus höherfesten Stahlfeinblechen." Doctoral thesis, Fraunhofer Institut für Werkstoff- und Strahltechnik, 2010. https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A25673.
Full textAbstract:
Konventionelles Laserstrahlschweißen von Halbzeugen aus höherfesten Stahlfeinblechen führt zum drastischen Verlust an Umformbarkeit im Schweißnahtbereich. Durch integrierte induktive Erwärmung können der Temperaturverlauf beim Schweißen modifiziert, die Verbindungseigenschaften beeinflusst und die Umformbarkeit verbessert werden. Die Zusammenhänge zwischen Prozessparametern und mechanischen Verbindungseigenschaften werden beschrieben und Anwendungspotenziale aufgezeigt.
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Jedidi, Mohamed Yassine. "Vers une meilleure prédiction des limites de formabilité des matériaux polycristallins à structure hexagonale." Thesis, Paris, HESAM, 2020. http://www.theses.fr/2020HESAE029.
Full textAbstract:
Cette thèse a pour objectif d’étudier la ductilité des matériaux à structure cristallographique hexagonale qui sont couramment utilisés dans différents secteurs de l’industrie, telles que les industries aéronautique et aérospatiale. Après compréhension de la physique des différents mécanismes de plasticité, tels que le glissement et le maclage, plusieurs modèles de comportement sont identifiés et enrichis pour décrire d’une manière pertinente le comportement mécanique des matériaux à structure hexagonale, à savoir l’alliage de titane et l’alliage de magnésium. Ces modèles sont intégrés numériquement en développant des schémas numériques assurant à la fois la robustesse et la fiabilité de l’intégration temporelle. Ils sont ensuite couplés aux critères d’instabilités plastiques suivants : bifurcation générale, imperfection initiale de Marciniak-Kuczynski, bifurcation de Rice et critère par perturbation linéaire. L’effet de plusieurs phénomènes et paramètres mécaniques sur la prédiction de la ductilité est particulièrement analysé. Les résultats numériques, en termes de limites de formabilité, sont comparés avec des résultats expérimentaux. Après leurs validations, les différents outils numériques développés dans le cadre de cette thèse peuvent être utilisés comme outil d’aide à l'optimisation des procédés de mise en forme des matériaux à structure hexagonaleThe aim of this thesis is to study the ductility of hexagonal close packed (HCP) materials, which are being increasingly used in a wide range of engineering applications (aircraft and aerospace industries). After the step of the understanding of the physical phenomena and the different mechanisms that contribute to the plastic deformation (plastic slip, twinning…), a set of constitutive frameworks are selected from the literature and improved. These different frameworks are numerically integrated by implementing numerical schemes ensuring the accuracy and the robustness of the time integration. The adopted models are then coupled with several plastic instability criteria: general bifurcation, initial imperfection approach of Marciniak-Kuczynski, Rice bifurcation theory, and linear perturbation method. The effect of some phenomena and mechanical parameters on the predicted ductility limits are particularly studied. The results obtained by phenomenological models are compared to various experimental results. Once fully developed, assessed and validated, the numerical tools based on the above-described modeling can be advantageously used to help in the optimization of mechanical properties (crystallographic texture…) in order to improve the formability of HCP materials
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Jansen, Yann. "Modélisation et optimisation du processus de formage de pièces en zinc." Thesis, Paris, ENMP, 2013. http://www.theses.fr/2013ENMP0055.
Full textAbstract:
Le but de cette étude est de prédire la rupture de tôles en alliage de Zinc via des simulations par éléments finis. Pour ce faire, la caractérisation du comportement mécanique a été fait grâce à des essais de traction sur différentes nuances et orientation. Ces essais ont fait ressortir une grande anisotropie ainsi qu'un grande sensibilité à la vitesse de déformation et à la température. L'ensemble de ces données expérimentales est modélisé avec une loi de comportement de Norton Hoff et le critère de plasticité de Hill48. De plus la formabilité ainsi que son anisotropie ont été caractérisées avec des essais de traction, de traction plane et de gonflage hydraulique. Une grande anisotropie de formabilité, inédite dans la littérature, est observée. Celle-ci est modélisée via différents modèles de rupture issus de la littérature où que nous avons développés spécifiquement pour les alliages de Zinc. Enfin un modèle de rupture en contrainte, paraissant le plus adéquat pour la prédiction de la formabilité, a été choisi. Il a été ensuite implémenté dans le logiciel Forge2009®. Des essais académiques mais aussi industriels de mise en forme ont été simulé par le logiciel Forge2009® et ont donné de bonnes modélisations du comportement mécanique des tôles en alliage de Zinc ainsi que de bonnes prédictions de sa ruptureThe aim of this study is to predict the rupture of Zinc alloy sheets by the mean of Finite Element Method simulations. The mechanical behaviour of the material has been tested by tensile tests for several directions and for several Zinc grades. The materials show a high anisotropic mechanical response and high strain rate and temperature sensitivity. This set of experimental data has been modelled by the mean of the Norton Hoff law and the Hill 48 plastic criterion. Moreover, the formability has been tested by tensile and plane strain tests, and also hydraulic bulge tests. A high anisotropic formability, unseen in the literature, has been observed. This formability is modelled with different rupture criteria coming from the literature or specifically developed for the Zinc alloy study. A stress criterion model has been chosen to predict the formability. This criterion has been implemented into Forge2009® software. Academic and industrial forming processes have been simulated with Forge2009® and lead to an accurate description of the mechanical behaviour and the rupture localisation
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Eljaafari, Samira. "Simulation de la formabilité des alliages d'aluminium AA5754 et AA6063." Thèse, Université de Sherbrooke, 2008. http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/1823.
Full textAbstract:
Les besoins de réduction du poids se sont concrètement traduits par l'introduction de nouvelles nuances plus légères dans les structures automobiles. Ainsi, des alliages d'aluminium ont commencé à être intégrés dans les pièces de structure de plusieurs véhicules. La faible masse volumique des alliages d'aluminium (2,7g/cm 3 ) permet d'alléger le poids du véhicule qui entraîne une diminution de la consommation de carburant et, donc, des émissions de gaz à effet de serre. La striction et la rupture sont les principaux modes de défaillance qui entrainent le rebut systématique des pièces. C'est pourquoi, améliorer la prédiction d'apparition de ces défauts lors de la simulation va dans le sens d'une meilleure maitrise du procédé. Dans le cadre de ce travail doctoral, deux modèles sont développés pour simuler le comportement à grandes déformations d'alliages d'aluminium : un modèle polycristallin de type Taylor et un modèle à un ou plusieurs éléments finis par grain.Les diagrammes limites de formage (DLF) pour les deux alliages d'aluminium AA5754 et AA6063 ont été simulés numériquement en utilisant une formulation par éléments finis pour les polycristaux basée sur l'hypothèse de Taylor.Les DLF conventionnels et de l'hydroformage ont été traces. L'effet des chemins de déformation sur la formabilité des alliages d'aluminium a aussi été étudié. Finalement, des simulations numériques avec les données de diffraction des électrons rétrodiffusés (EBSD) pour l'alliage d'aluminium AA5754 ont été effectuées en utilisant le modèle à un ou plusieurs éléments par grain. Ces simulations sont exécutées avec différents modèles du durcissement (Asaro, Bassani et puissance).
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Kilfoil, Leo Joseph. "In-plane plane strain testing to evaluate formability of sheet steels used in tubular products." Thesis, Kingston, Ont. : [s.n.], 2007. http://hdl.handle.net/1974/731.
Full text
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Kaya, Serhat. "Improving the formability limits of lightweight metal alloy sheet using advanced processes finite element modeling and experimental validation /." Columbus, Ohio : Ohio State University, 2008. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc%5Fnum=osu1199293525.
Full text
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Gaied, Sadok. "Modélisation théorique et numérique de la formabilité des flans aciers raboutés laser - Validation expérimentale." Compiègne, 2008. http://www.theses.fr/2008COMP1730.
Full textAbstract:
La technologie des flans raboutés consiste à assembler en bout à bout, par soudage laser, différentes tôles d'acier d'épaisseur et de qualité métallurgique appropriées. La détermination et l'utilisation des critères de formabilité sont devenues nécessaires, pour l'estimation de la déformation limite à rupture. Pour répondre à ces besoins, une approche multi-critères a été développée pour la prévision de la rupture des assemblages soudés dans le métal de base, la zone d'interaction et la soudure elle-même. Pour généraliser le concept de Courbe Limite de Formage au cas de situations pour lesquelles les hypothèse des gradients de contraintes et de déformations prises en compte, nous avons proposé une approche tridimensionnelle de la formabilité de métal de base. Ce modèle rend bien compte de l'influence des états de déformations et de contraintes dans l'épaisseur. La deuxième partie porte sur le critère de formabilité dans la zone proche de la soudure pour bien analyser l'interaction entre les deux métaux. Ainsi, nous avons proposé une nouvelle méthode numérique pour la prédiction de la striction. Cette méthode, fait intervenir la vitesse de déformation. La dernière partie est dédiée à l'évaluation de la formabilité des assemblages des aciers dans le cas de la rupture dans la soudure. Ce modèle est basé sur un couplage thermique métallurgique et mécanique pour la détermination la déformabilité maximale de la soudure. Cette approche prédictive corrèle bien avec les résultats expérimentauxA Laser Welded Blank (LWB) consists of steel sheets with different thickness and strength levels, welded together to produce a single blank prior to the forming process. However, in order to take advantage of this technology, designers need to overcome the formability of LWBs and be able to accurately predict the LWB forming characteristics early in the design process. In order to forecast the formability of steel based Laser Welded Blanks in the base metal, in the interaction zone and in the weld seam, a multi-criteria approach was carried out. A new 3D formability model to avoid the failure in the base metal was used. This criterion is based on strain and stress gradient through the thickness. The second criteria applied in the interaction zone is based on the mechanical interaction between the two materials. The last model based on a coupled analysis including microstructure aspect, weld pool geometry and ductile fracture model, is used to predict the fracture in the laser seam,. A comparison of numerical and experimental results shows a good agreement. These approaches offer a considerable gain to obtain the Laser Welded Blanks formability for all configurations
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Chu, XingRong. "Caractérisation expérimentale et prédiction de la formabilité d'un alliage d'aluminium en fonction de la température et de la vitesse de déformation." Phd thesis, INSA de Rennes, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00910093.
Full textAbstract:
Les procédés de mise en forme de tôles minces sont très largement répandus dans l'industrie. Néanmoins, l'utilisation de ces procédés est limitée par le niveau de formabilité du matériau formé, notamment dans le cas des alliages d'aluminium. Afin d'améliorer ces limites de formabilité, des procédés de mise en forme à chaud peuvent être envisagés. L'objectif de cette thèse est d'étudier à l'aide d'approches expérimentale et numérique l'effet de la température et de la vitesse de déformation sur la formabilité des tôles en alliage d'aluminium AA5086 et de proposer une modélisation capable de prédire ces effets. Une campagne d'essais a été réalisée sur ce matériau à partir d'un essai d'emboutissage de type Marciniak. Des courbes limites de formage (CLF) ont été établies sur une plage de température allant de l'ambiant jusqu'à 200°C et pour des vitesses de déformation allant du quasi-statique à 2s-1. Des effets, positif de la température et négatif de la vitesse de déformation sur la formabilité ont été mis en évidence. La prise en compte des effets de la température et de la vitesse de déformation dans les modèles prédictifs des CLF, qu'ils soient analytiques ou numériques, est à ce jour très limitée. Dans ce travail, un modèle numérique prédictif basé sur la simulation par éléments finis du modèle géométrique de Marciniak et Kuczynski (M-K) est proposé. Les déformations limites obtenues avec de ce modèle sont très sensibles à la description du comportement thermo-viscoplastique du matériau et à la calibration du défaut géométrique pilotant l'apparition de la striction dans le modèle M-K. Des essais de traction uniaxiale réalisés dans les mêmes conditions opératoires que les essais de mise en forme de Marciniak ont permis d'identifier des lois d'écrouissage de nature très différentes (rigidifiante, saturante ou mixte). Ces lois conduisent à des prédictions très différentes de la formabilité du matériau pour une valeur donnée du défaut géométrique du modèle EF M-K. Différentes stratégies de calibration de la taille de ce défaut initial ont été envisagées. L'utilisation du point expérimental de la CLF correspondant à des conditions de déformation plane permet de calibrer de manière satisfaisante la valeur de ce défaut. Cette procédure de calibration a été appliquée pour l'ensemble des lois identifiées. Les lois de nature rigidifiante de type Ludwick se sont montrées les plus effficaces alors que les lois saturante de type Voce se sont avérées incapables de prédire la formabilité du matériau pour certaines conditions opératoires. Finalement, il est démontré qu'une valeur constante du défaut géométrique ne peut être retenue pour l'ensemble des conditions opératoires étudiées même si le modèle M-K s'est avéré assez efficace pour représenter l'effet de la température plutôt que celui de la vitesse de déformation.
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Kacem, Ahmed. "Étude de la capacité limite de déformation dans les procédés de mise en forme par déformation locale." Lorient, 2013. http://www.theses.fr/2013LORIS288.
Full textAbstract:
Cette thèse s’inscrit dans le cadre de la recherche d’une bonne maîtrise expérimentale et théorique en vue de déterminer la capacité limite de déformation de la tôle dans les procédés de mise en forme par relevage du bord. Le procédé de relevage du bord d’un trou est pris comme sujet pour développer la méthodologie d’analyse. L’étude a été menée sur deux tôles en aluminium A1050-H14 et A6061-O. Une caractérisation mécanique a été effectuée en utilisant des essais de traction et de cisaillement. Des modèles éléments finis ont été développés en utilisant des critères de plasticité isotrope et anisotrope. Ces modèles ont été améliorés par la prise en compte de l’endommagement. Des expérimentations ont été réalisées pour valider les résultats numériques. Dans une première partie, un intérêt a été porté à la maîtrise technologique du procédé en analysant l’effet de taux de réduction sur le procédé de relevage du bord d’un trou. Une méthodologie a été mise au point pour distinguer deux conditions de relevage : avec ou sans laminage. L’étude s’est ensuite orientée vers la quantification de l’effet des différentes hypothèses de l’anisotropie de la tôle. L’accent a été mis sur la qualité de la prédiction numérique de quelques paramètres. Ensuite, le travail a été focalisé sur l’identification de la capacité limite de déformation d’un bord relevé. Un critère macroscopique d’initiation de rupture avec une approche non couplée a été adopté pour la prédiction de l’ampleur de l’endommagement. Enfin, on s’est intéressé à la caractérisation de l’endommagement dans un bord relevé en utilisant le modèle d’endommagement couplé de Gurson-Tvergaard-NeedlemanThis thesis deals with the experimental and numerical investigations of the limits of the flanging process arising from material failure. The methodology developed in this study was applied particularly to the stretch flanging process of a hole in sheet metal called the hole-flanging process. The materials studied are made of A1050-H14 and A6061-O aluminium alloys. Mechanical characterizations have been performed through uniaxial tensile and shear tests. An elasticplastic finite element models based on isotropic and anisotropic yield criteria were developed. These models were enhanced by the integration of the damage in simulation. Experiments were conducted to verify the reliability of the developed finite element models. First, the effect of the clearance thickness ratio on the hole-flanging process was studied. A methodology was made to distinguish two conditions of the process: hole-flanging with and without ironing. Then, the effect of material anisotropy assumptions on the predictive accuracy of finite element simulations of the hole-flanging process was quantified. The study was then focused on the determination of the limits of hole-flanging process arising from material failure. For that purpose, a fracture criterion was calibrated and used in simulations to predict the damage of the flange. Finally, the damage occurrence in flanged edge was characterized by using the coupled approach of Gurson-Tvergaard-Needleman
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Mansouri, Lotfi zoher. "Analyse des instabilités plastiques dans les matériaux ductiles endommageables : application à la prédiction de la striction et de la formabilité des tôles métalliques." Thesis, Paris, ENSAM, 2014. http://www.theses.fr/2014ENAM0059/document.
Full textAbstract:
La striction diffuse et localisée sont des phénomènes précurseurs à la rupture ductile et représentent l'une des principales causes de rebut des pièces métalliques au cours de leur mise en forme. La mise en œuvre d'outils théoriques et numériques capables de prédire l'apparition de ces défauts s'avère nécessaire pour des raisons économiques et environnementales. Ces outils nécessitent en partie l'intégration d'un modèle de comportement adéquat permettant de reproduire les phénomènes physiques mis en jeu. Un tel modèle de comportement est ensuite couplé à un indicateur d'instabilité plastique offrant la possibilité de prédire de manière fiable les phénomènes de striction diffuse et localisée. Dans ce travail de thèse, nous avons considéré certains modèles d'endommagement micromécaniques basés sur l'approche de Gurson, et qui ont été couplés à différents critères d'instabilités plastiques reposant sur l'Analyse de Bifurcation. L'implantation numérique des modèles retenus a été réalisée dans le code de calcul par éléments finis Abaqus/Standard. En ce qui concerne les modèles d'endommagement, plusieurs schémas d'intégrations ont été testés afin d'analyser leur performance et leur robustesse lorsque le comportement présente un effet adoucissant. L'approche combinant le modèle de comportement et les critères de striction a été utilisée pour prédire les limites de formabilité en striction diffuse et localisée de plusieurs matériaux métalliques. Les résultats obtenus ont permis de dresser une hiérarchisation théorique et numérique des critères de striction utilisésDiffuse and localized necking are precursors to ductile fracture, and represent one of the main causes of metal parts rejection during forming operations. The implementation of theoretical and computational tools to predict the occurrence of these defects turns out to be necessary for economic and environmental reasons. These tools require in part the introduction of an appropriate behavior model in order to reproduce the physical phenomena involved during forming operations. Such a behavior model is then coupled to a plastic instability indicator providing the ability to reliably predict diffuse and localized necking. In the present work, we considered a micromechanical damage models based on Gurson's approach, which were coupled to different plastic instabilities criteria, based on Bifurcation Analysis. The numerical implementation of these models was carried within the implicit finite element code Abaqus/Standard. With regard to the damage models, several integration schemes were tested to analyze their performance and robustness when the behavior exhibits softening effect. The approach combining the Gurson's damage model and necking criteria has been applied for the prediction of formability limits of several metallic materials. The obtained results allowed establishing a theoretical and numerical classification between the necking criteria used in this work
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Bouktir, Yasser. "Étude des phénomènes d'instabilités, bifurcation et endommagement en mise en forme des matériaux." Thesis, Université de Lorraine, 2018. http://www.theses.fr/2018LORR0217/document.
Full textAbstract:
L’objectif de ce sujet de thèse est de prédire l’apparition des instabilités plastiques (striction diffuse et striction localisée) dans les matériaux métalliques. Ces matériaux sont décrits par des modèles de comportement élasto-plastique couplés à l’endommagement. L'approche de Lemaitre, reliant l'endommagement à la déformation plastique équivalente et au taux de restitution de la densité d'énergie élastique, est adoptée. Parmi les différents critères et indicateurs qui sont considérés pour la prédiction des instabilités matériau, la théorie de bifurcation et les critères de type force maximum sont tout particulièrement analysés et comparés. Un objectif important de cette étude consiste à déterminer les mécanismes déstabilisants clés associés à cette modélisation du comportement, ainsi que l’impact des différents aspects physiques et des paramètres matériau sur l’apparition de la striction. Les développements résultants sont appliqués à une sélection représentative de matériaux métalliques afin prédire leurs limites de formabilités. Cette approche combinant des lois de comportement et critères de striction peut être utilisée comme outil théorique et numérique d’aide à la conception de nouveaux matériaux à ductilité amélioréeThe aim of the present work is to predict the occurrence of plastic instabilities (diffuse and localized necking) in thin sheet metals. The prediction of these plastic instabilities is undertaken using an elastic–plastic model coupled with ductile damage, which is then combined with various plastic instability criteria theory. The bifurcation-based criteria and the maximum force criterion used in this work are formulated within a general three-dimensional modeling framework, and then applied for the particular case of plane-stress conditions for sheet metals. Some theoretical relationships or links between the different investigated necking criteria are established, which allows a hierarchical classification in terms of their conservative character in predicting critical necking strains. The resulting numerical tool is implemented into the finite element code ABAQUS/Standard to predict forming limit diagrams, in both situations of a fully three-dimensional formulation and a plane-stress framework. This approach, that combines constitutive equations to necking criteria, serves as a useful tool in the design of new materials with improved ductility
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Louge, Julien. "Apports des mesures d’auto-échauffement pour l’étude de la fatigue des aciers : effets d’histoire et cisaillement pur." Thesis, Brest, École nationale supérieure de techniques avancées Bretagne, 2019. http://www.theses.fr/2019ENTA0001.
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Dans l’industrie automobile, les aciers laminés sont largement utilisés pour réaliser les pièces constitutives d’un véhicule. Les propriétés en fatigue à grand nombre de cycles de ces produits plats sont généralement déterminées sur le matériau dans son état tel que sortie d’usine (i.e., vierge de toute sollicitation) sous chargements cycliques uniaxiaux à amplitude constante. Cependant, la fabrication de pièce structurelle fait généralement intervenir des étapes de mise en forme qui ont pour conséquence de modifier l’état du matériau et donc d’impacter les propriétés en fatigue. D’autre part, les chargements en service réellement subi par une telle pièce sont souvent multiaxiaux et d’amplitude variable dans le temps. Cette étude a pour but de prendre compte les notions de multiaxialité et d’effets d’histoire de chargement lors de la caractérisation en fatigue par le biais de mesures d’auto-échauffement sous chargements cycliques. La caractérisation en fatigue multiaxiale fait généralement intervenir un critère de fatigue nécessitant la connaissance de la limite d’endurance du matériau sous sollicitation de cisaillement. Comme cette grandeur est difficile à obtenir pour le cas des produits plats, un nouvel essai de cisaillement et deux géométries d’éprouvette en forme de disque sont proposés, permettant d’utiliser des mesures d’auto-échauffement. Ainsi, la limite d’endurance sous sollicitation de cisaillement a pu être déterminée. Dans le but d’étudier l’impact des effets d’histoire sur les propriétés en fatigue, différents essais d’auto-échauffement ont été réalisés en considérant différents niveaux de pré-déformation plastique initial, différents pré-chargements cycliques et différents rapports de charge. Les résultats obtenus ont permis de proposer un modèle probabiliste à deux échelles permettant d’une part de décrire l’évolution des courbes d’auto-échauffement quel que soit l’effet d’histoire étudié et, d’autre part, de donner une bonne estimation de l’influence de ces effets sur les courbes S-N-PIn the automotive industry, rolled steels are widely used to produce constituent parts of a car. The high cycles fatigue properties of these flat steel are usually determined in a virgin state of the material (i.e., without preliminary loading) under uniaxial cyclic loading with a constant stress amplitude. However, production of structural parts mostly involves some forming processes that have for consequence to modify the material state and thus to impact the fatigue properties. Furthermore, operational loads condition actually incurred by such a part is often multiaxial and with variable amplitude. The aim of this study is to take into account multiaxial and load history aspects in the fatigue characterization by means of self-heating measurements under cyclic loading. Multiaxial fatigue characterization usually involves a fatigue criterion that required the endurance limit of the material under a shear loading. But this limit is difficult to obtain for flat steel. That why a new shear test and two new disk-shaped specimens were proposed, permitting the use of self-heating measurements. Thus, the endurance limit of the material under a shear loading was determined. In order to study the impact of load history effects on fatigue properties, various self-heating tests were performed considering several initial pre-straining levels, several cyclic pre-loading and several load ratios. From these results, a new probabilistic two-scale model was proposed capable of describes selfheating curves with any load history considered and provides a reliable estimation of these load history effects on S-N-P curves
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Franz, Gérald. "Prédiction de la limite de formabilité des aciers multiphasés par une approche micromécanique." Phd thesis, 2008. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00004332.
Full textAbstract:
Cette thèse a pour objectif d'élaborer un outil de prédiction de la perte de ductilité d'aciers multiphasés polycristallins soumis à des chargements monotones et séquentiels. Cet outil présente également l'intérêt d'aider à l'élaboration de nouveaux matériaux grâce à la connaissance de l'influence de différents paramètres physiques et microstructuraux sur la limite de ductilité. Dans un premier temps, le comportement élastoplastique à l'échelle locale, c'est-à-dire du grain, est modélisé par une loi micromécanique formulée dans le cadre des grandes déformations. Une loi de régularisation, inspirée de la viscoplasticité, mais sans introduire de sensibilité à la vitesse, est utilisée afin de déterminer l'activité de glissement. L'hétérogénéité intragranulaire est introduite dans le modèle en s'inspirant des travaux de Peeters. Les variables internes du modèle sont représentées par trois types de densités de dislocations dont leurs évolutions reposent sur les mécanismes de création, de stockage et d'annihilation. Une comparaison de l'évolution des variables internes avec des micrographies de grains d'acier ferritique issues d'essais monotones et complexes a permis de valider cette modélisation et de montrer les effets macroscopiques liés à la microstructure intragranulaire. Dans un second temps, le comportement macroscopique de l'agrégat polycristallin est déduit à partir du comportement monocristallin à l'aide de l'approche autocohérente au sens de Hill. Il est montré que cette modélisation permet de prédire correctement le comportement d'aciers multiphasés. Dans un dernier temps, un critère basé sur la perte d'ellipticité du module tangent élastoplastique, le critère de Rice, est intégré une fois le comportement macroscopique connu. Ce critère est utilisé pour tracer les courbes limites de formage et il est montré qu'elles s'avèrent correctes pour différents aciers multiphasés. Différentes pistes ont été exploitées afin de répondre aux éventuels écarts avec l'expérience.