Intégration de la phase de mise en forme dans le dimensionnement de flasques de sièges automobile

Integration of the forming stage in design of automotive seat flanges

• Auteur / Autrice : Jean-Marie Gachet
• Direction : Pierre-Olivier Bouchard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique numérique
• Date : Soutenance le 19/09/2013
• Etablissement(s) : Paris, ENMP
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences fondamentales et appliquées (Nice ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de mise en forme des matériaux (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes)
• Jury : Président / Présidente : Nathalie Boudeau
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pierre-Olivier Bouchard, Dirk Mohr, Balan Tudor
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sandrine Thuillier, Philippe Dal Santo

Mots clés

Mots clés contrôlés

Simulation par ordinateur

Endommagement, Mécanique de l' (milieux continus)

Propriétés mécaniques

Tôle d'acier

Mots clés libres

Simulation numérique

Essais mécaniques

Endommagement ductile

Rupture

Prédéformation

Découpage fin

Digital simulation

Mechanical tests

Ductile damage

Fracture

Predeformation

Fineblanking

Résumé

L'objet du présent travail est la modélisation, par simulation numérique, de la tenue mécanique de flasques de sièges automobile obtenus par semi-découpe de tôle d'acier à haute limite élastique. Des essais de compression, de traction et de cisaillement sont mis en place pour étudier l'anisotropie plastique, l'écrouissage, l'endommagement et la rupture. Des essais non proportionnels de cisaillement suivi de traction et de semi-découpe suivie de poinçonnement permettent d'investiguer l'effet de prédéformations, à bas taux de triaxialité des contraintes, sur le comportement du matériau à nouveau sollicité à un taux de triaxialité des contraintes plus élevé. Basé sur les travaux de Xue et Wierzbicki, un critère de rupture permettant de rendre compte des observations expérimentales est proposé et comparé à un modèle d'endommagement de Lemaitre. Le critère de rupture proposé est implanté dans deux logiciels de calcul par éléments finis : le logiciel Forge® dédié à la simulation de la mise en forme et le logiciel LS-Dyna® dédié à la simulation de crash. Dans un premier temps, la mise en forme par semi-découpe est simulée avec Forge®. Dans un second temps, les champs de variables d'état sont transportés du maillage résultat obtenu avec Forge®, vers le maillage d'entrée pour LS-Dyna®. Ensuite les calculs de tenue mécanique sont réalisés avec LS-Dyna®. Les résultats de calculs de tenue mécanique sont enfin comparés à des résultats expérimentaux. Ces résultats expérimentaux sont des essais de mise en forme par semi-découpe suivis d'essais d'arrachement qui reproduisent, en laboratoire, les sollicitations observées sur les pièces industrielles.

The purpose of this work is to model by digital simulation the mechanical strength of automotive seat flanges obtained by half-blanking of high yield strength steel sheets. Compression, tensile and shear tests are done in order to investigate plastic anisotropy, strain hardening, ductile damage and fracture. Non-proportional tests of shear followed by traction and of half-blanking followed by punching allow investigating the effect of predeformations at low stress triaxiality, on the behavior of the material loaded again at higher stress triaxiality. Based on the work of Xue and Wierzbicki, a fracture criterion that allows taking into account the experimental observations is proposed and compared to a Lemaitre damage model. The proposed fracture criterion is implemented in two finite element software programms: Forge®, dedicated to forming simulation and LS-Dyna®, dedicated to crash simulation. In a first step, forming by half-blanking is simulated with Forge®. In a second step, state variable fields are mapped from outcome mesh from Forge® to input mesh for LS-Dyna®. Then mechanical strength computations are performed using LS-Dyna®. Finally the mechanical strength computation results are compared to experimental results. These experimental results are forming tests by half-blanking followed by wrenching tests. These tests reproduce in the laboratory loading observed on industrial parts.