Modèles d'écrouissage pour flexion pure de tôles d'acier : de l'identification à l'estimation des contraintes résiduelles

National audienceLes composants pour la liaison au sol sont classiquement dimensionnés à la fatigue polycyclique. Le comportement du matériau est donc très simple à prédire car élastique. Néanmoins, la connaissance du comportement plastique ne peut être écartée pour deux raisons principales : tout d'abord, les pièces de liaison au sol sont mises en forme par déformation plastique (emboutissage), opération générant des états mécaniques locaux complexes qu'il est nécessaire de prendre en compte dans les étapes de dimensionnement ultérieures ; ensuite car le dimensionnement doit permettre d'assurer l'intégrité du composant lorsque celui-ci est soumis à des coups forts, pouvant générer localement de la plasticité. Dans ce contexte, les travaux exposés ici portent sur deux points. Dans un premier temps, nous nous sommes intéressés à l'identification de modèles élastoplastiques (isotrope, cinématique et mixte [3]) réalisée sur une base expérimentale constituée d'essais de pliage/dépliage sur tôle. Une attention toute particulière est portée à la compétition entre écrouissage cinématique et isotrope. Les essais sont réalisés sur un dispositif de flexion pure développé au CEMEF. L'identification est permise par un algorithme spécifique d'identification présenté en figure 2-b. Dans un second temps, les modèles identifiés sont testés sur une base expérimentale enrichie combinant des essais de pliage/dépliage cyclique à des mesures de contraintes résiduelles après relâchement. Un indicateur d'erreur est mis en place afin de hiérarchiser les capacités de prédiction des modèles. Celui-ci nous permet de conclure à la supériorité du modèle mixte

Un modèle de poutre à section fortement déformable. Application au pliage at au déploiement de mètres rubans.

National audienceSee http://hal.archives-ouvertes.fr/docs/00/59/28/67/ANNEX/r_D90G1MU4.pd

Modélisation Elasto-Viscoplastique du Comportement des Aciers

Dans cet article, une modélisation des différentes phases (ferrite, perlite etc.…) d’un acier multiphasé est proposée moyennant une loi phénoménologique à base physique. La description unifiée du comportement viscoplastique peut être décrite à partir de lois de type sinus hyperbolique. Dans cette optique, une loi en sinus hyperbolique est utilisée afin de décrire de façon physiquement acceptable l’ensemble des comportements asymptotiques du comportement viscoplastique. L’écrouissage de chacune des phases est de type combiné (isotrope et cinématique) incluant l’effet de vitesse de déformation propre au comportement visqueux. A partir d’un modèle de comportement monotone unidimensionnel d’inspiration métallurgique, nous développons une formulation tridimensionnelle incrémentale, en déterminant l’expression du potentiel dont découlent les lois de comportement correspondantes. La capacité du modèle ainsi obtenu à décrire le comportement élasto-viscoplastique d’une phase est testée au travers de simulations de tests rhéologiques décrivant différents chemins de déformation à différentes vitesses de déformation. Une discussion basée sur la comparaison de ces simulations avec des résultats expérimentaux sur un acier 100% ferritique est présentée.In this work, an elastic-viscoplastic behaviour modelling of multi-phase steels at large strain-rates is presented. For each phase (ferrrite, perlite etc…), an advanced physically based viscoplastic constitutive model is adopted. Viscoplastic behaviour can be described by hyperbolic sine function. A new physically based constitutive law suitable to capture all the main features of viscoplasticity is used. In this study, the model has been extended to three dimensional framework in view of numerical implementation in a finite element code. The ability of this modelling framework to describe the behaviour of steels at high strain-rates is explored by means of simulations of rheological tests at various strain-rates and involving different strain paths. The model is applied to a 100% polycrystalline ferritic steel. Numerical results in terms of strain rate sensitivity and Bauschinger effect are discussed and compared with experimental ones.ArcelorMittal & Région Lorrain

Modélisation de structures multi-rubans pour applications spatiales

National audienceOn s'intéresse à la modélisation de structures multi-rubans déployables. Partant d'un modèle 1D spécifique, on établit un outil métier capable de modéliser un mètre ruban seul afin d'effectuer une analyse des réponses possibles pour un jeu de conditions limites imposé. Cet outil sera par la suite étendu à la modélisation de structures multi-rubans, pour conduire une étude comparative de diverses solutions de déploiement envisagées

Éléments finis pour le calcul à la rupture des structures de coque

National audienceLes approches statique et cinématique du calcul à la rupture dans le cadre d'une modélisation de type coque sont mises en oeuvre numériquement par la méthode des éléments finis. La formulation statique en efforts généralisés ou cinématique en vitesse virtuelle reposent sur la superposition d'un élément de membrane et d'un élément de plaque en flexion. L'écriture du critère de résistance généralisé par intégration du critère local dans l'épaisseur permet de formuler les problèmes d'optimisation dans le cadre de la programmation conique pour laquelle existent des solveurs performants tels que MOSEK

Optimisation of tool axis orientation in 5 axis machining taking into account kinematical constraints

After presenting the main difficulties related to machining 5 axes machining within the context of HSM, we present a surface model of 5-axis trajectories allowing taking into account geometrical and kinematical constraints. This model is integrated in an optimization scheme in order to maximize the productivity while ensuring the expected geometrical quality. A case of application is detailed, illustrating the modification of the tool axis in order to improve axis kinematical behavior during the tool path follow-up

Modélisation des effets mécaniques des transformations de phases pour le calcul de structures

A set of constitutive equations are proposed to take into account the predominant mechanical effects due to solid state phase transformations in steels under multi-axial loading. The aim of this work is to formalize, for structural computations (heat treatment and welding), the main experimental and theoretical results available in the literature. The interna1 stresses generated by the transformation induced flow are represented by internal variables in the framework of the thermodynamics of the irreversible processes. We propose a mathematical formulation of the strain-hardening effects on the transformation induced plastic flow and of the transformation induced hardening on the "classical" plasticity. The constitutive equations have been implemented into the F.E. code ZeBuLoN and we briefly present a thermo-metallurgical and mechanical simulation with hardening couplings

Robot anguille sous-marin en 3D

L'objectif de ce projet soutenu par le programme ROBEA CNRS est de concevoir, étudier et réaliser un robot « anguille » capable de nager en trois dimensions. Pour cela nous étudions sur la base de modèles continus macroscopiques, les problèmes de la simulation, locomotion et commande. L'étude s'appuie sur une analyse biomécanique de la nage et se concrétise par la réalisation d'une plate-forme logicielle et d'un prototype. Pour atteindre ces objectifs un groupe pluridisciplinaire d'équipes et laboratoires a été formé : · Muséum National d'Histoire Naturelle (MNHN) : Laboratoire d'Ichtyologie · Laboratoire de Mécanique des Fluides (LMF) de Nantes : Divisions Modélisation Numérique (DMN) et Hydrodynamique Navale (DHN) · IRCCyN : Equipes Robotique, Méthodes de Conception Mécanique, Systèmes Temps Réel · LAG : Axe Commande et Observation · LIRMM : Equipe Robotique sous-Marin

Modélisation des effets d échelle en plasticité cristalline : comparaison entre la mécanique des milieux continus généralisés et la dynamique des dislocations

Modélisation des effets d'échelle en plasticité : comparaison mécanique des milieux continus généralisés/dynamique des dislocationsNational audienceLe durcissement par précipation fait l'objet de nombreuses études, tant par Dynamique de Dislocations Discrètes (DDD) que par des modèles continus de Mécanique des Milieux Continus Généralisés (MMCG). Cependant, jusqu'à présent peu de comparaisons DDD/MMCG en 3D ont été publiées. L'apport de ce travail porte donc sur cet aspect 3D dans un premier temps mais nous montrons également que les modèles de MMCG permettent de distinguer la formation de bandes de glissement et de bandes en genou (kink bands en anglais), ce que la plasticité cristalline classique ne permet pas

Caractérisation et modélisation des phénomènes de vieillissement dans les alliages de zirconium

International audienceDe nombreuses manifestations mécaniques de phénomènes de vieillissement (interactions dislocations-atomes de soluté) dans le domaine de températures 20°C-600°C ont été observées dans les alliages de zirconium [1]. L'influence systématique des éléments d'addition (oxygène, niobium) et la caractérisation précise du domaine de vieillissement restent toutefois mal connues. Dans cette étude, de nouveaux alliages de zirconium ont été spécialement élaborés à partir d'une barre de zirconium 2.2% hafnium à faible teneur en oxygène (80 ppm), puis caractérisés par différents essais mécaniques. Les phénomènes de vieillissement dynamique observés sont associés à des valeurs faiblement positives de sensibilité de la contrainte à la vitesse de déformation. Ces phénomènes ont ensuite été modélisés pour l'alliage de référence nommé Zr702 (sens travers) à forte teneur en oxygène (1300 ppm): creux de sensibilité de la contrainte à la vitesse de déformation autour de 300°C, arrêt de fluage et de relaxation à 200°C et 300°C et hétérogénéités de déformation plastique en traction le long du fût de l'éprouvette. Le modèle de comportement utilisé en éléments finis est fondé sur le modèle phénoménologique de vieillissement dynamique proposé par MacCormick [2], [3], validé sur des alliages d'aluminium et des aciers [4], [5], [6] et appliqué ici à l'alliage Zr702 dans le domaine de températures 20°C-400°C [7]