Simulation numérique du grenaillage de mise en forme pour une intégration produit-procédés en conception

Numerical simulation of the peen forming process for a product-process integration in design

• Auteur / Autrice : Florent Cochennec
• Direction : Lionel Roucoules, Emmanuelle Rouhaud
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Systèmes mécaniques et matériaux
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Troyes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'Ingénieur (Troyes, Aube)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Simulation par ordinateur

Contraintes résiduelles

Grenaillage de précontrainte

Résumé

Le grenaillage est un procédé de traitement de surface par impacts couramment utilisé dans l’industrie. Son application à la mise en forme de pièces repose sur les déformations engendrées par les contraintes résiduelles induites par les impacts. La maîtrise de ce procédé est actuellement dépendante du savoir-faire technique des opérateurs. Cette thèse propose une contribution à la compréhension et à la prédiction des mécanismes de déformation mis en jeu lors du grenaillage. Les objectifs finaux de ces travaux sont l���intégration des contraintes de fabrication identifiées par calcul dans un outil de conception collaborative. Ainsi, la prise en compte des contraintes résiduelles dans la modélisation de produit est adressée. L’étude analytique et numérique des déformations induites par grenaillage est présentée. Des mesures de contraintes résiduelles ont été effectuées par la méthode du trou incrémental. Une méthode numérique de dépouillement des résultats est proposée : l’identification numérique des déformations plastiques dues au grenaillage est traitée à partir des résultats de mesure. Les résultats numériques ont mis en évidence deux mécanismes de déformation en fonction de l’épaisseur de la tôle. Les résultats numériques corrèlent bien les observations expérimentales. L’intégration des résultats de calcul dans un modèle de produit est adressée et la démarche de simulation numérique est intégrée dans un protocole de conception pour la fabrication. Un cas d’étude proche de l’application industrielle est finalement traité

Shot peening is largely used in industry to treat mechanical parts. The specific application of this process through peen forming is based on the deformation generated by the impacts of the shots. The control and mastering of the peen forming process reside mainly in the competences of the operators. The work proposed in this thesis is centered around the under-standing and the prediction of the deformation mechanisms during shot peening. The integration of the residual stresses due to manufacturing processes in product models is then ad-dressed. Predictive analytical and numerical studies of the global deformations due to peen forming along with residual stress measurements using the hole drilling method are presented. A numerical method to analyze the experimental data is proposed to identify the plastic deformation due to shot peening. This results show that there are two types of deformation de-pending on the thickness of the metal sheets. The models and experimental data agree relatively well. The integration of the numerical results in a product model is presented along with its integration in a design for manufacturing tool. A case study close to industrial applications is then presented