Modélisation et optimisation numérique de l'emboutissage de pièces de précision en tôlerie fine

Modelisation and numerical optimisation of heigh precision thin metallic parts stamping

• Auteur / Autrice : Mohamed Azaouzi
• Direction : Jean-Louis Batoz, Arnaud Delamézière
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique et énergétique
• Date : Soutenance le 11/12/2007
• Etablissement(s) : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL
• Ecole(s) doctorale(s) : EMMA - Ecole Doctorale Energie - Mécanique - Matériaux
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LERMPS
• Jury : Président / Présidente : Christian Cunat
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Louis Batoz, Arnaud Delamézière, Christian Cunat, Jean-Marc Roelandt, Philippe Dal Santo, Salim Belouettar
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Marc Roelandt, Philippe Dal Santo

Mots clés

Mots clés contrôlés

Luxembourg -- 1914-1918 (Occupation allemande)

Efficience (gestion)

Modèles mathématiques

Travail de la tôle

Mots clés libres

Eboutissage

Tôles minces

Modélisation par éléments finis

Approche inverse

Grandes déformations

Comportement élasto-plastique

Code incrémental

Optimisation

Stamping

Thin sheet

Finite element modelling

Inverse approach

Large strains

Elasto-plastic behaviour

Incremental code

Optimization

Résumé

Le présent travail de thèse s’inscrit dans le cadre d’un projet industriel proposé par une entreprise luxembourgeoise et en collaboration avec le Centre de Recherche Public Henry Tudor du Luxembourg (Laboratoire des Technologies Industriels (LTI)). L’objectif consiste à mettre au point une méthode numérique de détermination de la forme des outils d’emboutissage et du flan de pièces de précision en tôlerie fine pour que ce dernier, une fois déformé en une ou plusieurs opérations, correspond à la définition tridimensionnelle du cahier des charges. La méthode a pour objectif de remplacer une démarche expérimentale coûteuse par essais–erreur. Deux démarches numériques sont proposées, la première est relative à la détermination de la forme du flan. Elle consiste à estimer la forme du flan par Approche Inverse en partant de la forme 3D demandée. Puis, un logiciel de simulation incrémental par éléments finis en 3D est utilisé dans une procédure d’optimisation heuristique pour déterminer la forme du flan. Dans la deuxième démarche, il s’agit de déterminer la forme des outils d’emboutissage en utilisant le logiciel de simulation incrémental couplé avec une méthode de compensation du retour élastique en 2D. La démarche numérique est validée expérimentalement dans le cas d’un emboutissage réalisé en une ou plusieurs passes, à l’aide d’une presse manuelle, sans serre flan et avec des outils de forme très complexe.

The present study deals with an industrial project proposed by a luxembourgian enterprise and in collaboration with the luxembourgian research centre Henry Tudor (Laboratory of Industrial Technologies (LTI)). The main objective is to build a numerical approaches for the determination of the initial blank shape contour and tools shape for 3D thin metallic precision parts obtained by stamping, knowing the 3D CAD geometry of the final part. The purpose of the present procedure is to replace the expensive and time consuming experimental trial and error optimization method. Two numerical approaches have been proposed, the first is regarding the determination of the blank shape. An estimation of the blank shape can be given using the Inverse Approach. Update of the blank shape will then be continued by iterations combining heuristic optimization algorithms and incremental stamping codes. The second approach is based on precise finite element models and on spring-back compensation algorithm. The numerical approaches are tested in the case of a special stamping process where the parts are pressed in one or more steps using a manual press, without blank holder and by the mean of complex shape tools.