Frottement en hydroformage de tube : caractérisation du frottement par le test d'expansion en matrice carrée

par Abir Abdelkefi

Thèse de doctorat en Sciences pour l'ingénieur

Sous la direction de Nathalie Boudeau, Pierrick Malécot, Noamen Guermazi et de Nader Haddar.

Soutenue le 21-07-2016

à Besançon en cotutelle avec École nationale d'ingénieurs de Sfax (Tunisie) , dans le cadre de École doctorale Sciences pour l'ingénieur et microtechniques (Besançon ; Dijon ; Belfort) , en partenariat avec FEMTO-ST : Franche-Comté Electronique Mécanique Thermique et Optique - Sciences et Technologies (Besançon) (équipe de recherche) et de Franche-Comté Électronique Mécanique, Thermique et Optique - Sciences et Technologies (laboratoire) .

Le président du jury était Marie-Ange Bueno.

Le jury était composé de Nathalie Boudeau, Pierrick Malécot, Noamen Guermazi, Nader Haddar, Marie-Ange Bueno, Pascale Balland, Bassem Zouari, Carl Labergère.

Les rapporteurs étaient Pascale Balland, Bassem Zouari.

mots clés

• Hydroformage de tubes
• Matrice carrée
• Frottement
• Modelisation analytique
• Simulation numérique
• Hydroformage
• Frottement

Résumé

L’objectif de cette thèse est d’étudier la possibilité de caractériser le coefficient de frottement par un modèle analytique. Tout d’abord, le modèle analytique (Orban-Hu,2007) a été programmé à l’aide du logiciel « Matlab » puis validé par simulation numérique à l’aide du logiciel « Ls-Dyna ». Ensuite, on a réalisé des essais expérimentaux afin de caractériser les propriétés mécaniques du cuivre d’une part et étudier la mise en forme de tubes par hydroformage de tubes. Par suite, le coefficient de frottement a été caractérisé aussi bien par le modèle analytique que par le test classique ‘pion sur disque’. Les simulations numériques avec les coefficients de frottement obtenus ont permis de valider les résultats issus des essais expérimentaux pour une matrice carrée. Les mêmes résultats ont été également obtenus pour d’autres configurations géométriques (section rectangulaire, trapézoïdale et trapèze.)

mots clés

• Tube hydroforming
• Square die
• Friction
• Square die
• Numerical simulation

Titre traduit

Friction tube hydroforming process : friction characterization by pure expansion test in a square section die

Résumé

The objective of this thesis is to study the possibility of characterizing the friction coefficient by an analytical model. First, the analytical model (Orban-Hu, 2007) has been programmed using "Matlab» software and has been validated by numerical simulation using "LS-Dyna" software. Then, experimental tests were carried out in order i) to characterize the mechanical properties of copper and ii) to study the tube hydroforming in a square section. As a result, the friction coefficient was characterized by the analytical model and the pin-on-disk test. Then, the numerical simulation with the friction coefficients obtained allowed to validate the experimental results for a square section. The same findings were obtained using other die geometries (rectangular, trapezoidal and trapezoid-sectional die).