Simulation numérique de l'endommagement en formage de structures minces

Numerical analysis of the damage in sheet metal forming

• Auteur / Autrice : Mourad Khelifa
• Direction : Khémais Saanouni
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Systèmes mécaniques et matériaux
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Troyes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'Ingénieur (Troyes, Aube)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Éléments finis, Méthode des

Déformations (mécanique)

Endommagement, Mécanique de l' (milieux continus)

Résumé

Ce travail est dédié à l'étude d'une approche ''avancée'' basée sur une modélisation pour la simulation numérique des procédés de mise en forme et leur optimisation vis-à-vis de l'endommagement ductile. En particulier, nous nous sommes intéressés à l'étude du comportement plastique anisotrope couplé à un endommagement ductile. Une modélisation basée sur la thermodynamique des processus irréversibles avec variables d'état est utilisée pour traduire le couplage ''fort'' entre le comportement plastique anisotrope à écrouissage mixte non linéaire et un endommagement ductile isotrope. Les aspects théoriques et numériques de cette formulation sont décrits en détail. L'intégration numérique du modèle couplé par un schéma implicite itératif combinant la technique du retour radial avec la réduction du nombre des équations est discutée. La résolution du problème d'équilibre est assurée soit par un schéma Statique implicite SI soit par un schéma Dynamique Explicite DE. L'identification du modèle est réalisée sur des données expérimentales obtenues sur des éprouvettes de traction. Les applications sont ensuite faites à la simulation de procédés d'emboutissages simples (Swift, Erichsen et gonflement hydraulique) et complexes (pot d'échappement) de ces tôles minces avec prévision de l'endommagement ductile. Des comparaisons avec les résultats expérimentaux fournis par le CETIM et l'ENIM sont réalisées. Une confrontation entre notre méthodologie et l'aproche inverse développée à l'URCA/GMMS est réalisée sur quelques cas

This work deals with the study of a advanced approach for the modelling and the numérical simulation of sheet metal forming processes in order to optimize their technological parameters with respect to the ductile damage occurence. The strong coupling between the anisotropic plastic behaviour with mixed kinematic and isotropic hardening and the ductile damage based on the thermodynamics of the irreversible processes with state variables is used. The theoretical and numerical aspects of the used formulation are described in details. The numerical integration of the model using and iterative implicite scheme combined with the radial return mapping and the reduction of the number of equations is discussed. The equilibrium equations are solved by means of a Static Implicit scheme (SI) or a Dynamic Explicit scheme (DE). An exerimental Database, essentially constitued of specimen tensile tests, is used to identify the model's paramters. In order to validate and to show the strength of the employed methodology to predict with accuracy the damaged zones, numerical simulations of simple and complex sheet metal forming processes are performed. A comparison with experimental results provided by CETIM and ENIM are then carried out. Another comparison between the present methodology and the inverse approach (URCA/GMMS) is also made on some cases