Modelisation par la methode des elements finis d'un champ de deformation genere par des contraintes residuelles. Application au grenaillage et a la trempe des materiaux de structure aeronautique

Modelling by the finite elements method of a field of deformation due to the residual stresses. Applications to shot peening and quenching, particularly in aeronautical structures

• Auteur / Autrice : ABDELKARIM TAAN
• Direction : Jacques-Louis Féron
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1995
• Etablissement(s) : Nantes

Résumé

A l'heure actuelle, les conditions d'utilisation des materiaux obligent les industriels a concevoir des alliages aptes a resister a des sollicitations telles que la tenue en fatigue soit largement amelioree. Parmi les differentes solutions qui s'offrent aux ingenieurs, les traitements thermiques ou mecaniques sont susceptibles d'aboutir aux proprietes mecaniques (limite d'elasticite, resistance a la rupture, durete, taux d'ecrouissage) qui conviennent. Toutefois, ces traitements sur pieces brutes de forge ou ebauches sont suivis de mise en forme par enlevement de matiere. Les contraintes residuelles liberees lors de l'enlevement de matiere, provoquent des deformees non negligeables de la piece dont le cout peut s'averer tres eleve en production lorsqu'il faut ramener la geometrie dans les tolerances dimensionnelles imposees. Le but de cette these est d'evaluer par calcul ces deformations, avant meme l'enlevement de matiere, afin de modifier les parametres et la strategie d'usinage si besoin est. Un modele element fini en deplacement est developpe. Il s'agit d'un element de plaque, base sur la theorie de reissner et mindlin, dans lequel nous creons ou supprimons un gradient de contraintes residuelles: les efforts et les deplacements aux nuds sont alors estimes. Ce modele element fini mis en uvre dans un code de calcul permet d'evaluer les deformations provenant des applications experimentales suivantes: application au formage par grenaillage de pieces elancees en alliage d'aluminium 2024-t3, presentant un champ de contrainte residuelle isotrope et a gradient moyen, lors d'un traitement mecanique. Application aux deformations en cours d'un enlevement de matieres sur certaines pieces en alliage d'aluminium 7175-t73 de grandes dimensions matricees, presentant un champ de contrainte residuelle anisotrope et a gradient profond lors d'un traitement thermique