Modélisation des instabilités plastiques et du comportement de post-localisation en hydroformage de tubes

Modelling of plastic instabilities and post-localization behaviour in tube hydroforming process

• Auteur / Autrice : Daly Daly
• Direction : Jean-Marc Roelandt
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Compiègne

Mots clés

Mots clés contrôlés

Éléments finis, Méthode des

Plasticité

Déformations (mécanique)

Effet de striction (physique)

Formage sous haute énergie

Mots clés libres

Hydroformage

Sensibilité à la vitesse

Résumé

Les travaux menés concernent l'étude et la modélisation du procédé de mise en forme par hydroformage de tubes. L'intérêt s'est porté plus particulièrement sur les phénomènes d'instabilités plastiques, à l'origine de modes de défaillance lors du procédé comme la striction. Les travaux réalisés ont permis d'une part, d'approfondir les connaissances concernant la physique du phénomène de localisation des déformations et d'autre part, de proposer différentes méthodes pour lever le verrou technologique que constitue la prise en compte de ce phénomène vis-à-vis de la conception de la mise en forme des tubes. L'étude de différentes techniques de régularisation du comportement lors de la phase de post-localisation a permis de tester deux approches différentes. D'une part, un modèle basé sur les gradients de la déformation plastique équivalente selon le formalisme de Li & Cescotto a été exploré. La mise en œuvre de cette méthode ayant nécessité de coupler les calculs par éléments finis à des méthodes d'approximation sans maillage développées à l'UTc. D'autre part, une investigation de la technique de régularisation par dépendance à la vitesse de déformation a finalement conduit au développement d'un modèle original incluant un comportement élastoplastique et une dépendance à la vitesse de déformation. Ce choix a été guidé par des considérations d'ordre physique et le modèle retenu a été intégré dans le code du marché Abaqus. Ce modèle a ensuite été identifié grâce à des essais de traction à différentes vitesses menés au centre Auto-Applications d'ARCELOR et validé sur des cas tests d'hydroformage comme le Corner Fil! et expansion ovale. Une attention particulière a été accordée à l'exploration de la dépendance au maillage. Une dernière partie de ce travail a consisté à réaliser des études paramétrées du chargement lors du procédé d'hydroformage de tubes et la construction de fenêtre de faisabilité pour le test d'expansion ovale. La démarche est basée sur l'expérimentation numérique via la technique des plans d'expérience.

This research work deals with the modelling of tube hydroforming process, we are interested in the prediction of parts behaviour during hydroforming tests such as corner fil!ing or hydroforming into rectangular box. We focused on the numerical simulation of plastic instabilities and especially on strain localization phenomenon, at the origin of failure modes such as necking or wrinkling. The achieved work led to a detailed understanding of post-localization behaviour al!owing an improvement in the hydroforming limits prediction. Then, several regularization techniques such as material rate dependence and the use of gradient plasticity were investigated. The experimental data collected from both tensile and hydrofoming tests, carried out at the Automotive-Application centre, have contributed to the development of an original model based on an elasto-plastic behaviour and a strain rate dependence. This choice was motivated by physical observations related to the used ARCELOR low carbon DP600 steel. This model was implemented in Abaqus software and identified thanks to tensile tests at different rates. A particular attention was paid to the exploration offinite element mesh sensitivity.