Étude expérimentale et modélisation des processus de déformation des tôles en aciers stables et métastables

Experimental study and modeling of sheet metal deformation processes for stable and metastable steels

• Auteur / Autrice : Ilya Inkin
• Direction : Michel Nivoit, L.M. Kaputkina
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique et énergétique
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL

Mots clés

Mots clés contrôlés

Contraintes (mécanique)

Écrouissage

Tôle d'acier

Modèles mathématiques

Travail de la tôle

Résumé

Le but du travail est de développer des modèles mécaniques décrivant les essais caractéristiques d'emboutissage (passage sur jonc de retenue, emboutissage «Oméga»), prenant en compte de faits expérimentaux avérés, obtenus lors de l'étude de l'évolution de la structure et des propriétés des aciers des classes différentes après ces essais. Les paramètres d'entrée des modèles sont les propriétés mécaniques du matériau, des conditions opératoires (effort serre-flan, lubrification) et la géométrie des outils. Un nouveau modèle analytique de l'essai« Oméga» est proposé et validé. Le modèle de passage sur jonc de Sanchez-Weinmann (1996) est amélioré et validé expérimentalement, ses bornes d'application sont définies, et de nouveaux algorithmes de calcul sont développés. Les deux logiciels de calcul sont conçus sur la base des modèles, qui calculent les champs de contraintes, de déformations et de déplacements, la forme finale de l'éprouvette; ainsi que les forces au niveau du serre-flan. Les résultats de la partie expérimentale du travail témoignent la prédominance de l' écrouissage isotrope lors du pliage alterné dans les aciers ferritiques étudiés. L'utilisation de l'hypothèse d'écrouissage isotrope pour la modélisation du passage sur jonc permet d'obtenir les valeurs numériques qui décrivent assez bien les données expérimentales dans la large gamme des données d'entrée. L'utilisation de cette hypothèse pour la prédiction de la forme« Oméga» de l'acier ferrite-martensitique donne également des résultats satisfaisants dans la plupart de cas.

The aim of this work is to develop mechanical models which describe deep drawing characteristic tests (drawbead test, U-Test), taking into consideration the relations revealed experimentally during the study of the evolution of the structure and properties of the steels of different classes after these tests. The source parameters for the models are the mechanical properties of a material, operational conditions (blankholder force, lubrication conditions) and tooling geometry. . A new analytical madel of the U-Test is proposed and validated. The drawbead model of Sanchez-Weinmann (1996) is improved and validated experimentally, its limits of application are determined, and new calculation algorithms are developed. Two software units are created on the base of the models. They calculate the stress-strain fields, the specimen shape after springback, and the blankholder forces. The results of the experimental part of the work show the prevalence of isotropie hardening during alternated bending under tension for the ferritic steels considered in this work. In the drawbead test madel, the assumption of isotropic hardening provides the numerical values, which describe quite precisely the experimental results in a large range of the source data. In a similar manner, the application of this assumption onto the U-Test madel for ferrite-martensitic steels also provides very satisfactory results in the majority of cases.