Elastoplasticité anisotrope endommageable en grandes déformations : aspects théoriques, numériques et applications

Anisotropic elastoplasticity coupled with damage in finites deformations : theatrical and numerical aspects and applications

• Auteur / Autrice : Houssem Badreddine
• Direction : Abdelwaheb Dogui, Khémais Saanouni
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Systèmes mécaniques et matériaux
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Troyes en cotutelle avec École nationale d'Ingénieurs de Monastir (Tunisie)
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences pour l'Ingénieur (Troyes, Aube)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Simulation, Méthodes de

Travail des métaux

Endommagement, Mécanique de l' (milieux continus)

Anisotropie

Élastoplasticité

Résumé

La simulation numérique des procédés de mise en forme nécessite la mise en œuvre de modèles de comportements avancés tenant en compte divers couplage multi-physiques afin de rendre compte au mieux des phénomènes mis en jeux. Ces modèles, vu les matériaux utilisés et les chargements qu’ils subissent, doivent êtres formulés en transformations finies. L�����utilisation de tels modèles dans des cordes de calcul requière leur développement sous formes incrémentales en adoptant des procédures d’intégrations robustes assurant leur stabilité. Ce travail propose une formulation d’un méta modèle de comportement élastoplastique anisotrope en grandes déformations fortement couplé à l’endommagement ductile isotrope ainsi que son implémentation numérique. Une théorie de plasticité non associée et non normale (non normale par rapport au critère de plasticité) est utilisée pour mieux décrire l’anisotropie. Pour assurer l’objectivité du modèle nous avons utilisé un formalisme en référentiel tournant. Deux algorithmes d’intégration sont proposés. Ces algorithmes sont validés et comparés sur plusieurs trajets de chargement. Plusieurs exemples de procédés en 3D sont traités à savoir : le gonflement hydraulique avec matrices circulaire et elliptique, les essais d’emboutissage Erichsen et Swift et l’emboutissage d’un demi pot d’échappement. Pour le gonflement hydraulique une confrontation avec des résultats expérimentaux est réalisée

Numerical simulations of metal forming processes require the use of advanced constitutive equations accounting for the main thermo-mechanical phenomena as well as their strong coupling. These models should be formulated in the framework of the finite deformations hypothesis to ensuring the objectivity requirement. This work proposes a generalized meta model describing a wide class of anisotropic elastoplastic constitutive equations and accounting for the strong coupling between the large plastic deformation, the mixed non linear hardening and the isotropic ductile damage. Both normal and non normal (with respect to the yield criterion) on associative plasticity theories are considered. The objectivity requirement is ensured by using the rotating frame formulation (RFF) using various choices of rotating frames. This meta model has been implemented into ABAQUS finite element code using various implementation algorithms based on the elastic prediction – plastic correction method with various interpolation paths. These numerical algorithms are validated using various loading paths. The most efficient algorithm is then used to simulate various metal forming processes as: hydro bulging test with circular and elliptic dies, Erichsen and Swift deep drawing tests and a deep drawing of an exhaust pipe