Formation of band gaps in thin plate with a periodic array of resonators

L'étude porte sur les caractéristiques vibratoires des plaques en cristaux phononiques constituées d'un réseau périodique bidimensionnel de résonateurs (masse-visse) attachés à une plaque fine homogène. Des simulations numériques basées sur la méthode d'éléments finis ont permis de calculer les diagrammes de bandes des plaques périodiques et d'analyser l'effet des paramètres géométriques sur la variation des bandes d'arrêts. Des calculs de coefficient de transmission d'une onde plane selon la direction OX mettent en évidence la présence des bandes d'arrêts prédites par le diagramme de bande. Ces résultats numériques sont validés expérimentalement par des mesures vibratoires de deux plaques en cristaux phononiques avec périodicités a=40 mm puis 50 mm. La plaque testée est encastrée sur l'un de ses cotés entre deux poutres en aluminium dont le déplacement de translation à basses fréquences est imposé par une table vibrante ce qui permet d'imposer une propagation d'onde unidirectionnelle. Cette étude expérimentale montre une atténuation remarquable de l'onde dans les intervalles correspondants aux bandes d'arrêt totale et bande d'arrêt directionnel de résonance.Vibration characteristics of locally resonant (LR) phononic plates consisting of two-dimensional periodic array of resonators (mass-screws) attached to a thin homogenous plate are investigated. In the numeric simulations, we employ finite-element method to calculate band structures of the proposed periodic plates and to analyze the effect of geometry parameters on the opening mechanism and evolution behavior of band gaps. Further, vibration transmission is calculated for plane wave propagation along the OX direction and the results are in good agreement with the band gap predicted by the band structure in this direction. The predictions of these theoretical examinations are validated experimentally by two experimental measurements of fabricated LR phononic plates with different lattice constant a=40 then 50mm. The tested plate is clamped along one side to a shaking table to generate plane wave propagating along the OX direction. The experimental measurements of the vibration attenuation in this direction are in good agreement with the theoretical frequency of complete band gap and directional resonance gap

Analyse expérimentale et numérique du contact à l'interface outil-copeau lors de l'usinage à grande vitesse des métaux

The study relates to the characterization of the tool-chip interface during the high-speed machining of metals. The existing numerical approaches do not generate good correlations of the process variables, such as the cutting forces and the shape of the chip. Recent studies show that the determination of an interfacial law according to the contact parameters (contact pressure, sliding velocity and interfacial temperature) is necessary to describe more precisely the process parameters. Experiments were carried out on the upsetting sliding test that reproduces the mechanics and thermals contact conditions of the HSM process at the tool tip. This specific device has been adapted and the antagonists have been modified for this study. A friction law according to the contact pressure, the sliding velocity, and the interfacial temperature was defined for the tribological system AISI 1045 steel / uncoated carbide. This law implemented in a numerical model of orthogonal cutting (developed in Abaqus) offers interesting improvements.L'étude porte sur la caractérisation de l'interface outil-copeau lors de l'usinage à grande vitesse des métaux. Des études récentes montre que la modélisation de l'usinage grande vitesse nécessite la détermination d'une loi d'interface tenant compte des paramètres de contact (la pression de contact, la vitesse de glissement et la température d'interface) pour décrire plus précisément les paramètres du procédé (les efforts de coupe et la forme du copeau). Des essais de caractérisation basse vitesse, reproduisant les conditions mécaniques et thermiques du contact en pointe de l'outil lors d'une opération d'usinage grande vitesse, sont réalisés avec le test de compression-translation. Le banc a été adapté pour permettre une étude thermomécanique du contact. De nouveaux lopins et de nouveaux contacteurs ont permis de répondre aux exigences de cette étude. Une loi d'interface, dépendante de la pression de contact, de la vitesse de glissement et de la température d'interface a été définie pour le couple tribologique acier AISI 1045 / Carbure non revêtu. Cette loi implémentée dans un modèle numérique de la coupe orthogonale (développé sur Abaqus) offre des améliorations intéressantes. Une étude de sensibilité, menée avec ce modèle, a permis de déterminer les tolérances maximales d'identification des paramètres rhéologiques de la loi de Johnson-Cook, ou des paramètres de contact. Des expériences réalisées sur les aciers AISI 1045 et AISI 304L ont permis de déterminer les paramètres thermiques de contact tels que le coefficient de partage et la résistance thermique de contact RTC. Le modèle numérique du test montre l'influence de ces paramètres sur le coefficient de frottement

Analyse expérimentale et numérique du contact à l'interface outil-copeau lors de l'usinage à grande vitesse des métaux

L'étude porte sur la caractérisation de l'interface outil-copeau lors de l'usinage à grande vitesse des métaux. Des études récentes montre que la modélisation de l'usinage grande vitesse nécessite la détermination d'une loi d'interface tenant compte des paramètres de contact (la pression de contact, la vitesse de glissement et la température d'interface) pour décrire plus précisément les paramètres du procédé (les efforts de coupe et la forme du copeau). Des essais de caractérisation basse vitesse, reproduisant les conditions mécaniques et thermiques du contact en pointe de l'outil lors d'une opération d'usinage grande vitesse, sont réalisés avec le test de compression-translation. Le banc a été adapté pour permettre une étude thermomécanique du contact. De nouveaux lopins et de nouveaux contacteurs ont permis de répondre aux exigences de cette étude. Une loi d'interface, dépendante de la pression de contact, de la vitesse de glissement et de la température d'interface a été définie pour le couple tribologique acier AISI 1045 / Carbure non revêtu. Cette loi implémentée dans un modèle numérique de la coupe orthogonale (développé sur Abaqus) offre des améliorations intéressantes. Une étude de sensibilité, menée avec ce modèle, a permis de déterminer les tolérances maximales d'identification des paramètres rhéologiques de la loi de Johnson-Cook, ou des paramètres de contact. Des expériences réalisées sur les aciers AISI 1045 et AISI 304L ont permis de déterminer les paramètres thermiques de contact tels que le coefficient de partage et la résistance thermique de contact RTC. Le modèle numérique du test montre l'influence de ces paramètres sur le coefficient de frottement.The study relates to the characterization of the tool-chip interface during the high-speed machining of metals. The existing numerical approaches do not generate good correlations of the process variables, such as the cutting forces and the shape of the chip. Recent studies show that the determination of an interfacial law according to the contact parameters (contact pressure, sliding velocity and interfacial temperature) is necessary to describe more precisely the process parameters. Experiments were carried out on the upsetting sliding test that reproduces the mechanics and thermals contact conditions of the HSM process at the tool tip. This specific device has been adapted and the antagonists have been modified for this study. A friction law according to the contact pressure, the sliding velocity, and the interfacial temperature was defined for the tribological system AISI 1045 steel / uncoated carbide. This law implemented in a numerical model of orthogonal cutting (developed in Abaqus) offers interesting improvements.VALENCIENNES-BU Sciences Lettres (596062101) / SudocSudocFranceF

Identification of the flexural stiffness parameters of an orthotropic plate from the local dynamic equilibrium without a priori knowledge of the principal directions

International audienc

Band gap formation in thin plates with a periodic array of resonators

A resonator assembly consisting of a two-dimensional periodic array (mass-screws) mounted to a thin homogenous plate was used to investigate the vibration characteristics of locally resonant (LR) phononic plates. The numeric simulations employed the finite element method to calculate the band structures of the proposed periodic plates and to analyze the effect of geometry parameters on the evolution of the flexural band gap behavior. To experimentally validate the predictions for these theoretical examinations, two measurements with the LR phononic plates were obtained with respective lattice constants a = 40 and 50 mm. The tested plate was clamped on one side to a shaking table to generate a plane wave, propagating in the Ox-direction. Obtained experimental measurements of the wave attenuation in this direction are in good agreement with the theoretical frequency of both complete and directional band gaps

Traumatismes ligamentaires du poignet : quel examen d'imagerie ?

International audienceIn numerical approaches for high speed machining, the rheological behavior of machined materials is usually described by a Johnson Cook law. However, studies have shown that dynamic recrystallization phenomena appear during machining in the tool/chip interface. The Johnson Cook constitutive law does not include such phenomena. Thus, specific rheological models based on metallurgy are introduced to consider these dynamic recrystallization phenomena. Two empirical models proposed by Kim et al. (2003) and Lurdos (2008) are investigated in machining modeling.A two-dimensional finite element model of orthogonal cutting, using an Arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE) formulation, is developed with the Abaqus/explicit software. Specific rheological models are implemented in the calculation code thanks to a subroutine. This finite element model can then predict chip formation, interfacial temperatures, chip-tool contact length, cutting forces and chip thickness with also and especially the recrystallized area.New specific experiments on an orthogonal cutting test bench are conducted on AISI 1045 steel specimens with an uncoated carbide tool. Many tests are performed and results are focused on total chip thicknesses and recrystallized chip thicknesses.Finally, compared to numerical results got with a Johnson Cook law, numerical results obtained using specific rheological models to take into account dynamic recrystallization phenomena are very close to experimental results. This work shows also the influence of rheological behavior laws on predicted results in the modeling of high speed modeling