Modélisation mécanique et simulation numérique de la mise en forme des structures en très faibles dimensions

Mechanical modeling and numerical simulation of metal forming of very low dimension structure

• Auteur / Autrice : Jean-François Michel
• Direction : Philippe Picart
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences pour l'ingénieur
• Date : Soutenance en 2002
• Etablissement(s) : Besançon
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Franche-Comté. UFR des sciences et techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Laiton

Mots clés libres

Micro-formage

Résumé

Les travaux de recherche concernent le développement et la mise en œuvre de nouveaux critères de détection des défauts de striction localisée/éclatement et de plissement/flambage lors de procédés d'emboutissage et d'hydroformage de structures minces. La striction est considérée comme une instabilité du flux de matière. Elle est modélisée via une Analyse Linéaire de Stabilité (ALS) par méthode de perturbation étendue à un état tridimensionnel. Ainsi, de nouveaux modes de striction sont repérés. De plus, le critère initial est amélioré par la détermination rigoureuse du seuil d'instabilité différenciant l'instabilité effective de l'instabilité absolue. Des Courbes Limites de Formage sont construites pour étudier l'influence de paramètres de comportement matériel sur l'apparition de la striction/éclatement. Enfin l'ALS appliquée à une plaque e flexion pure montre que les défauts observés ne sont pas dus à un phénomène de striction. Concernant le plissement, ce défaut semble plus correspondre à un problème de bifurcation qu'à un problème d'instabilité. Dans cet ouvrage, une nouvelle analyse basée sur l'équilibre d'une plaque est développée. De plus, l'analyse qualitative de Nordlund et Häggblad est reprise. Enfin, un nouveau critère basé sur une méthode de perturbation est développé en annexe. Les modélisations présentées pour la détection de striction/éclatement et de plissement/flambage ont été intégrées dans le code POLYFORMâ de simulation par éléments finis des procédés d'emboutissage et d'hydroformage. L'influence des paramètres de procédés et de comportement matériel sur la prédiction des défauts lors de simulations est présentée. La validation expérimentale des prédictions est réalisée pour un procédé d'hydroformage oscillant. L'influence des paramètres de ce procédé sur l'apparition de défauts est également observée.

The work carried out the development of new criteria for the detection of necking/bursting and wrinkling/buckling defects during hydroforming and stamping of thin components. Localised necking is looked as an instability of material flow. To predict such instability, a Linear Stability Analysis (LSA) by perturbation method is chosen. The initial 2D approach has been extended to a more realistic 3D modelling. This analysis allows considering new instability modes. Moreover, the developed criterion has been improved by the determination of the instability threshold that differentiates absolute instability and effective instability. Forming Limit Curves are built to look at the influence of some material parameters on tensile defects. The LSA applied to a pure bending test shows that necking can not occur on such a test. About wrinkling, this defect does not seem to be an instability phenomenon but a bifurcation one. In this work, a new analysis based on plate equilibrium is developed. Moreover, the Nordlund & Häggblad qualitative analysis is considered. A third criterion has been developed in annex. The necking/bursting and wrinkling/buckling analyses have been integrated in the simulation code POLYFOFORMâ. The influence of stamping and hydroforming processes and material parameters on the defects prediction during simulation is shown. Experimental validation of the prediction has been realised on a tube hammering hydroforming process. The influence of the new process parameters on defects occurrence is looked at.