Modélisation des couplages fluide/solide dans les procédés d'assemblage à haute température

Modeling fluid/solid couplings in high temperature assembly processes

• Auteur / Autrice : Thomas Heuzé
• Direction : Jean-Baptiste Leblond
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Paris 6

Mots clés

Mots clés contrôlés

Aluminium -- Alliages

Mécanique

Mécanique des fluides

Soudage par friction-malaxage

Résumé

On développe dans ces travaux un outil numérique permettant de simuler le procédé Friction Stir Spot Welding. Le modèle est basé sur un couplage fluide/solide et permet une description correcte des parties fortement malaxée et solide de la structure. Une approche ALE est utilisée avec un mouvement arbitraire défini de façon que le maillage suive la matière dans la partie solide mais pas dans la partie pâteuse. Ceci permet la simulation de plusieurs tours de l’outil tout en suivant les bords des tôles soudées durant le procédé. Ce modèle numérique s’appuie sur l’élément fini mixte P1+/P1. Ce dernier a été développé avec une formulation température/vitesse/pression en mécanique des fluides (dans le cas d’un écoulement laminaire incompressible et transitoire) et en mécanique des solides dans le cadre des grandes transformations. L'interface entre les deux phases est repérée par les faces des éléments; une procédure d’actualisation de la géométrie associée à l’approche ALE est effectuée à convergence. Ce couplage a été intégré au sein d’une nouvelle option du code SYSWELD. Une première simulation du procédé Friction Stir Spot Welding est présentée. D’autre part, deux montages spécifiques sont proposés pour l’investigation de ce procédé. Ces deux dispositifs intègrent une démarche de validation globale visant à calibrer la modélisation proposée du procédé. La stratégie expérimentale suivie est détaillée, et des premiers résultats obtenus sur un alliage d’aluminium basique sont présentés