Coopération Euro-méditerranéenne de la Tunisie, dans le domaine de la recherche

Il s’agit de présenter un bilan relatif à diverses actions de collaboration Euro-méditerranéenne du Laboratoire de Génie Mécanique au cours de cette dernière dizaine d’années. L’expérience est intéressante à analyser du fait, en particulier, que cette collaboration a démarré en même temps que le début de création du LGM ; l’apport de cette collaboration au LGM depuis sa création jusqu’à sa maturité sera donc présenté. Les actions de collaborations rentrent dans le cadre de projets de recherche bilatéraux ou multilatéraux

Caractérisation et modélisation des mécanismes tribologiques aux interfaces outils-pièces-copeaux en usinage à sec de l'acier C45

Dans ce travail de thèse, une amélioration aussi bien à l échelle globale qu à l échelle locale a été apportée sur la compréhension des mécanismes tribologiques aux interfaces outil-pièce-copeau durant l usinage à sec de l acier C45 avec des outils en carbure de tungstène revêtus en TIN. Dans une première partie expérimentale, des essais de frottement ont permis d étudier la sensibilité des paramètres de frottement sur le comportement tribologique aux interfaces pion-pièce. Ainsi, l évolution du coefficient de frottement, du flux de chaleur et du coefficient de partage de chaleur aux interfaces outil-pièce-copeau ont été identifiés pour le couple de matériau frottant et frotté. Pour mieux comprendre ces phénomènes, une étude métallographique a été effectuée sur des échantillons. Elle a notamment permis l obtention des transformations métallurgiques au niveau de la surface superficielle de la pièce : des affinements des grains (déformation plastique) aux basses vitesses de frottement et des couches blanches (durcissement thermique) pour les grandes vitesses. Pour avoir plus de détails, un modèle numérique simulant l essai de frottement a été développé en se basant sur l approche Arbitraire Lagrangienne Eulérienne (A.L.E). Ce modèle nous a permis d avoir plus d informations sur les grandeurs locales de frottement (pression de contact, température de contact, vitesse locale de glissement, déformation plastique). Un modèle de frottement et un modèle de coefficient de partage de chaleur ont été identifiés à travers cette étude numérique. Dans la deuxième partie expérimentale, deux types d essais d usure ont été effectués dans des conditions similaires sur des pions et sur des plaquettes d outils de coupe de même nuance. Des analyses microscopiques et au MEB couplés à une analyse EDS ont été faites afin de mieux analyser les mécanismes tribologiques durant les essais d usure. Des similitudes de faciès d usure ont été observées à différentes échelles d analyse, sur les pions ainsi que sur les plaquettes d outils de coupe. Ces similitudes ont permis d aboutir à une corrélation des phénomènes tribologiques observés sur les pions et ceux observés sur les plaquettes.In this work, improved both global and local levels has been made on understanding the tribological mechanisms at the chip-tool-workpiece interface in dry machining of a AISI 1045 steel with a TiN coated carbide tool. In the first part, several friction tests have been performed to study the sensitivity of friction parameters on the tribological behavior at pin-workpiece interface. Thus, evolutions of the apparent friction coefficient, of heat flux and of heat flux partition ratio have been identified. To better understand these phenomena, a metallographic study was performed on the samples of the workpiece.It has enabled the achievement of metallurgical transformations in terms of surface area of the room : the refinement of grains (plastic deformation) friction at low speeds and white layers (thermal curing)for high speeds. These results show that the initial state of the steel (ferritic-pearlitic microstructure) has been changed, In fact, two phenomena have been observed. The first phenomenon has been observed for low sliding velocities. In this range of the sliding velocities, the grains have been crushed because of the large plastic deformations. The second phenomenon has been observed by increasing the friction velocity. In fact, the white zones have been identified at the surface layer and which have presented a different structure compared to the initial state of the steel. A 3D A.L.E. numerical model, simulating the friction test, enables to extract local information from the contact area, especially the contact pressure, the contact temperature and the average local sliding velocity. An adhesive friction model and a heat partition coefficient model depending on average local sliding velocity have been identified. These friction models can be utilized in a FEM of the cutting process in order to improve the understanding of the material flow and temperature distribution around cutting tools. In the second part, pin wear in the friction tests and tool wear in machining tests have been performed. To compare the phenomena observed at the tool-chip interfaces during the wear tests in machining with the phenomena observed at the pin-workpiece during the wear tests of friction, similarities of faces have been observed at different scales of analysis on the pins and on the cutting tool inserts.LYON-Ecole Centrale (690812301) / SudocSudocFranceF

Analyse du frottement aux interfaces pièce-outil-copeau au cours de l'usinage d'un acier 42CrMo4

La plupart des modèles couplant traitement mécanique et thermique au sein d'un contact se place à une échelle globale, utilisant les outils de la mécanique des milieux continus. Ainsi, à cette échelle, la complexité des phénomènes physiques locaux et du contact lui-même n'est pas pris en compte. Par exemple, le troisième corps, volume intermédiaire évoluant entre les surfaces dites "en contact", dont le rôle est la prévention de l'usure, ainsi que les échanges thermiques locaux ne sont pas considérés. L'étude numérique ici présentée se place à l'échelle de ce troisième corps et met en relation ses propriétés cohésives et thermiques avec l'accommodation des vitesses et les conséquences thermiques dans l'épaisseur totale du contact. Pour cela, un modèle par éléments discrets est utilisé, enrichi d'un traitement thermique reliant diffusion locale et force de contact. Grâce à ce modèle, régimes d'écoulement, approche énergétique du frottement, profils de dissipation de puissances et cartes thermiques peuvent être mis en évidence

Plasticité anisotrope en grandes déformations

Anisotropic elsatoplasticity formulation in finite strain : a general formulation in rotating frame is presented and analyzed. Most finite strain theory, witch consist in different choices of rotating frames, are situated in this formulation.Ce travail traite de la formulation de l'elastoplasticite anisotrope en grandes déformations. Un formalisme général, en référentiel tournant, permettant de décrire tout type d'anisotropie est présenté et étudié. Les différentes théories des grandes déformations ont été situées dans ce cadre, elles se distinguent par leur façon de définir l'évolution du référentiel tournant. Les différentes façons de choisir un référentiel tournant sont étudiées: - Choix cinématique a priori: différents référentiels cinématiques sont proposes et analyses; - Proposition d'une loi d'évolution: théorie de la rotation plastique; - Détermination a partir de la microstructure: quelques matériaux modèles sont développes. L'influence du choix du référentiel tournant est étudiée dans des cas de sollicitations simples telles que le cisaillement simple, la traction hors axes et la torsion. D'une manière générale, une cinématique bidimensionnelle est proposée et analysée. Le comportement rigide plastique avec critère de Hill et écrouissage isotrope est détaillé

Contribution à l'étude de l'écrouissage isotrope et anisotrope en grandes déformations élastoplastiques

After a short recall concerning isotropic hardening, anisotropic hardening is studied: a model based on the assumption that the tonsorial internal variable is a plastic strain is developed and applied to model the elastic and plastic induced anisotropy. This model is used particularized for kinematic hardening. Another model which supposes that the internal variable is not the plastic strain tensor but it is a deformations but it is a tonsorial variable definite from an evolution law.Après un bref rappel concernant l'écrouissage isotrope, on étudie l'écrouissage anisotrope : on développe un modèle basé sur l'hypothèse que la variable interne tensorielle d'écrouissage est un tenseur des déformations plastiques et on l'applique pour modéliser l'anisotropie élastique et plastique induite. A l'aide du modèle développé on étudie l'écrouissage cinématique. On développe aussi un autre modèle qui suppose que la variable interne d'écrouissage n'est pas le tenseur des déformations plastiques; la détermination de cette variable tensorielle se faisant à partir de sa loi d'évolutio

Analyse de l'anisotropie induite des matériaux polycristallins

Ce travail est une contribution à l'étude de l'anisotropie initiale et induite par des grandes transformations plastiques d'un polycristal. D'abord nous commençons par rappeler brièvement les équations constitutives utilisés. Le comportement macroscopique du polycristal est déterminé en utilisant la technique d'homogénéisation périodique. Ensuite nous définissons une méthodologie qui permet de tenir compte de la fraction volumique et de la répartition spatiale des grains. Puis nous sollicitons le polycristal en traction dans plusieurs directions pour détecter l'influence des différents paramètres (fraction volumique et répartition spatiale des grains) sur l'évolution de l'anisotropie initiale. Cette anisotropie sera étudiée en utilisant quelques indicateurs tels que les figures de pôles et le coefficient de Lankford. Après décharge élastique et recharge plastique, nous présenterons les résultats de la même étude afin de cerner l'influence des mêmes paramètres sur l'anisotropie plastique induite

Intégration de la loi de comportement d'un monocristal CFC

International audienceWe develop a numerical algorithm able, under some approximations which we specify, to compute the response of a FCC single crystal in the field of large elastic-plastic transformations with anisotropic work hardening. The mechanical base of this algorithm is the consistency conditions whereas the numerical base is the study of the linear complementary problems historically known under the name of LCP. We also approach the problem of non-uniqueness of solution and we propose a method to surmount it.Nous développons un algorithme numérique pour intégrer la loi de comportement d'un monocristal CFC tridimensionnel en grandes transformations élastoplastiques avec écrouissage anisotrope, sous certaines approximations que l'on précisera. La base mécanique de cet algorithme est la règle de consistance ou de cohérence alors que la base numérique est l'étude des problèmes linéaires complémentaires connus historiquement sous le nom de LCP. Nous abordons également le problème de non unicité de solution et nous proposons une méthode de perturbation pour le surmonter

Non normal and non quadratic anisotropic plasticity coupled with ductile damage in sheet metal forming: Application to the hydro bulging test

International audienceIn this work an improved material model is proposed that shows good agreement with experimental data for both hardening curves and plastic strain ratios in uniaxial and equibiaxial proportional loading paths for steel metal until the final fracture. This model is based on non associative and non normal flow rule using two different orthotropic equivalent stresses in both yield criterion and plastic potential functions. For the plastic potential the classical Hill 1948 quadratic equivalent stress is considered while for the yield criterion the Karafillis and Boyce 1993 non quadratic equivalent stress is used taking into account the non linear mixed (kinematic and isotropic) hardening. Applications are made to hydro bulging tests using both circular and elliptical dies. The results obtained with different particular cases of the model such as the normal quadratic and the non normal non quadratic cases are compared and discussed with respect to the experimental results