Modélisation et simulation numérique de l'emboutissage de tôle gaufrées

Ce papier présente nos travaux dans le cadre d'un projet portant sur la modélisation et la simulation numérique de l'emboutissage des tôles gaufrées. Un modèle de comportement incluant diverses natures d'écrouissage (isotrope et cinématique), diverses sources d'anisotropie et couplé à un endommagement isotrope ductile a été utilisé. Un exemple d'emboutissage complexe de tôle gaufrée est enfin présenté et discuté

Modélisation du grenaillage de précontrainte via l'analyse dimensionnelle : du profil de contrainte vers la pièce déformé

Le Grenaillage est un procédé de traitement mécaniquede surface, qui consiste à bombarder la surface du matériau avec des billes projetées à différentes vitesses.L’impact provoque une déformation plastique et donc des contraintes résiduelles de compression en surface. L’objectif de cette étude est l’amélioration de la maîtrise du procède de grenaillage et de prévoir la distribution de contraintes résiduelles après grenaillageà l’aide d’un modèle conçu grâce à l’analyse dimensionnelle. Les contraintes résiduelles dépendent des propriétés physiques des billes et du matériau traité, des conditions du procédé etc, et ces paramètres sont prisen compte dans le modèle. Une comparaison entre les profils de contrainte modélisés et des profils expérimentaux est proposée afin de tester leur fiabilité. Pour simuler le grenaillage sur des pièces complexes nous proposons de calculer le profil de contrainte avec le modèle et de l’introduire ensuite dans un modèle éléments finis de la pièce complexe qui fournira, après calcul, l’état de contraintes et déformations sur toute la pièce. La possibilité d’utiliser un modèle dynamique des billes qui permet de simuler le grenaillage ultrason (GUS) et de fournir la distribution des vitesses d’impact permet l’utilisation de ce modèle pour le GUS. La prise en compte du profil de contrainte résiduelle dans le dimensionnement d’une pièce est extrêmement importante. L’avantage du modèle proposé est sa rapidité d’exécution, et la simplicité du passage entre les profils de contrainte modélisés à la pièce déformé à l’aide d’un code FEM et avec un calcul de rééquilibrage statique. Les futures développements concernentles méthodes d’introduction des contraintes afin d’effectuer des calculs sur des pièces à géométrie de plus en plus complexes

Advanced Modelling and numerical simulation of ductile damage in cold bulk metal forming

International audienceDuctile (or plastic) damage often occurs during sheet or bulk metal forming processes due to the large plastic flow localisation. Accordingly, it is crucial for numerical tools, used in the simulation of that processes, to use fully coupled constitutive equations accounting for both hardening and damage. The present talk is dedicated to the presentation of the theoretical and numerical aspects of advanced, multiphysical and strongly coupled constitutive equations and their practical use for the “optimization” of various kinds of bulk metal forming processes. In a first part, the fully coupled constitutive equations are formulated, in the framework of the thermodynamics of irreversible processes with state variables, under large inelastic strains assumption and accounting for combined isotropic and kinematic hardening as well as the ductile damage considering the anisotropy of the inelastic flow and the ductile damage. The second part is dedicated to the associated numerical aspects in the framework of fully adaptive numerical methodology based on the finite element method with time and mesh adaptation in 2D cases. Finally, the third part is devoted to the simulation of various 2D and 3D examples where some bulk metal forming processes are simulated

Optimisation multicritères d'une gamme de forgeage (simulation numérique avancée et méta-modélisation)

En forgeage, la définition de la géométrie initiale du lopin et des outils est une tâche cruciale pour l'amélioration de la qualité du produit et la maitrise des coûts de production. Traditionnellement, cette définition est réalisée empiriquement et demeure longue et couteuse. Dans cette thèse, nous proposons une méthodologie basée sur un méta-modèle pour l optimisation multi-objectif de la géométrie des outillages. Cette démarche permet d obtenir une bonne approximation du front de Pareto du problème d optimisation multicritères. Notre proposition s articule autour de quatre étapes : la construction d une CAO paramétrée des outillages, la simulation numérique du procédé de forgeage à partir d un plan d expériences, la construction de méta-modèles (polynomiale ou krigeage), et finalement l'optimisation des processus en utilisant des algorithmes avancés (NBI-NLPQLP ou NSGA-II). L ensemble de la démarche est automatisé dans l environnement ModeFRONTIER® pour piloter à l aide de macro-commandes les logiciels de modélisation géométrique (CATIA V5 ) et de simulation du procédé. Deux exemples industriels d application (matriçage d une pièce axisymétrique et forgeage net shape d un engrenage) montrent la contribution de ses travaux et la capacité de cet outil à traiter l optimisation de la géométrie des outillages d une gamme de forgeage (ébauche et finition) tout en tenant compte des contraintes technologiques liées au procédé. Finalement le front de Pareto obtenu permet le choix du meilleur compromis parmi les critères d optimisation retenusIn forging process, the geometry design of initial billet and tools is one of the most important factors for product quality improvement and cost reduction. Traditionally, the engineer use their own knowledge and experience to design and optimize the geometry model of forging process by using trial-and-error methods which is time consuming and cost expensive. So in this thesis, a meta-model based multi-objective optimization methodology for forging process design was developed, aiming at maximally approximate to Pareto optimal front of the real problem. The study is mainly done in four steps: building parametric CAD geometry model, simulating the forging process according to the DOE, fitting surrogate meta-models (Polynomial or Kriging), and optimizing the process by using an advanced algorithm (NBI-NLPQLP or NSGA-II). And in order to realize this procedure automatically in the environment of ModeFRONTIER®, several macro commands are used to connect the geometry modelling (CATIA V5 ) and numerical simulation process. Finally, two examples of industrial application (an axisymmetric forging piece and a net shape forging of gear) show the contributions of the research in dealing with the optimization design of dies geometry for several stages forging procedure (rough or finished), taking into account of technological constraints related in the process. In conclusion, relatively better optimal Pareto front is obtained for each problem, by which the engineers could select a best compromise value for the forging design projectTROYES-SCD-UTT (103872102) / SudocSudocFranceF

Numerical simulation of sheet hydroforming taking into account analytical pressure and fluid flow

International audienceThe paper treats the modeling and simulation of sheet metal hydroforming taking into account fluid pressure and fluid velocity effects. A hydro-mechanical model is proposed to determine the fluid flow and the pressure variation in the die cavity in case of sheet hydroforming. The hydrodynamical model for the fluid flow between the sheet and the blank holder is based on Reynold's equation. A numerical and experimental hydromechanical deep drawing of a cylindrical cup validates the predictions of the proposed approach