Simulations numériques de la mise en forme des tôles : influence du modèle de plasticité

The effect of yield surface shape on sheet metal forming for orthotropic plasticity

• Auteur / Autrice : Zoubeir Tourki
• Direction : Abderrahim Zeghloul, Gérard Ferron
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance en 1995
• Etablissement(s) : Metz

Mots clés

Mots clés contrôlés

Travail de la tôle

Déformations (mécanique)

Plasticité

Résumé

Les simulations numériques de mise en forme des tôles minces prennent de plus en plus d'importance dans la phase de conception et de transformation en produits finis. Ces simulations sont souvent pénalisées par une description trop sommaire du comportement plastique, et en particulier de l'anisotropie des tôles laminées. Le but du présent travail consiste à analyser l'influence des paramètres décrivant le comportement plastique du matériau sur le mode de déformation des tôles embouties. A cette fin, nous avons implante un modèle de plasticité orthotrope rendant mieux compte des surfaces de charge expérimentales dans des calculs d'emboutissage. Ces calculs ont été effectues a l'aide de méthodes semi analytiques de différences finies et aussi par éléments finis utilisant le code de calcul numérique abaqus/standard. L'objectif général est d'obtenir une meilleure prévision des efforts et de la répartition des déformations lors des procèdes de formage tels que l'emboutissage profond. Les essais de gonflement hydraulique et de poinçonnement hémisphérique, qui sont les plus utilises pour caractériser le comportement des tôles dans le domaine de l'expansion, sont également simules dans cette étude. Enfin les résultats numériques sont compares a des résultats expérimentaux de la bibliographie. Ceci nous permet de préciser l'importance de la forme de la surface de charge sur l'évolution de la pression de formage dans le cas du gonflement hydraulique, la distribution de déformations radiales dans le cas du poinçonnement hémisphérique et enfin les cornes d'emboutissages dans le cas de l'essai de coupelle

The formulation of constitutive equations that provide an accurate description of the plastic behaviour of orthotropic sheets is an important problem for industrial applications, such as the design of sheet metal forming processes and the prediction of plastic instabilities. A description of orthotropic plasticity using a polar-coordinate representation of the yield surface in principal stress space has recently been developed by the authors. The model has been implemented both in specific programs for hydrostatic bulging of a cylindrical diaphragm and for deep-drawing of a cylindrical cup, and in the ABAQUS FEM code by means of the UMAT subroutine. As compared to the predictions of Hill's quadratic criterion, the simulations generally show improved agreement with experimental results concerning load (or pressure), strain distributions and earing in deep drawing. The numerical results obtained with this approach, permitting us to account for the effect of rheological parameters, show the importance to choice the shape of the yield surface. In particular, we can observe the influence on the pressure evolution which is necessary in bulge test. We can also obtain a better prediction of distribution of the thickness strain in the flange of cup drawing