Contribution à la modélisation de la compression des poudres par une méthode d'éléments discrets mailles

par Yuan Chen

Thèse de doctorat en Matériaux, mécanique, génie civil, électrochimie

Sous la direction de Pierre Doremus et de Didier Imbault.

Soutenue en 2008

à Grenoble INPG .

mots clés

• Compression en matrice
• Poudres métalliques
• Modèles mathématiques
• Simulation par ordinateur

Résumé

Cette thèse est consacrée au procédé de compression à froid de poudres industrielles. La poudre initialement lâche est comprimée afin de produire des pièces de formes complexes. La déformation de l'empilement granulaire est analysée pour développer des modèles de comportement mécanique permettant la simulation numérique du procédé industriel. La poudre est idéalisée par un empilement de particules discrètes. Chaque particule est elle-même modélisée comme une sphère maillée par éléments finis. Pour différents empilements, des comparaisons systématiques entre les modèles numériques et des données expérimentales sont réalisées. L'analyse est concentrée sur l'interaction entre les particules et le comportement global en termes de réponse force-déplacement lors de la compression. La précision des modèles numériques est analysée et confirmée pour de hautes densités relatives jusqu'à des valeurs de l'ordre de 0,95. Les modèles ainsi établis sont finalement mis en œuvre pour simuler les effets des chemins de chargement et pour mener des comparaisons pour le cas de poudres industrielles réelles.

Titre traduit

Numerical simulation of powder compactation by a method of discrete meshed particles

Résumé

During cold compaction processes loose powder is pressed under tooling action in order to produce complex shaped engineering components. The analysis of the plastic deformation of granular packings is of fundamental importance to develop models dedicated to computer simulation of industrial forming processes. The powder is idealized by a discrete granular particle assembly. Each particle is modelled as sphere with finite element discretization. The mate rial properties of particles is elastoplastic and friction law is introduced for each contact pair. For various packings, a comparison between numerical models and experimental data is made, the analysis is focused on the interaction between particles and the global response expressed in force¬displacement curve during compaction. The accuracy of the numerical models is analysed for high relative densities up to 0. 95.