Thèse soutenue

Analyse scalaire et tensorielle de la refermeture des porosités en mise forme

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Auteur / Autrice : Abdelouahed Chbihi
Direction : Pierre-Olivier BouchardMarc BernackiDaniel Humberto Pino Munoz
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Mécanique numérique et Matériaux
Date : Soutenance le 03/12/2018
Etablissement(s) : Paris Sciences et Lettres (ComUE)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences fondamentales et appliquées (Nice ; 2000-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de mise en forme des matériaux (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes)
établissement de préparation de la thèse : École nationale supérieure des mines (Paris ; 1783-....)
Jury : Président / Présidente : Laurent Delannay
Examinateurs / Examinatrices : Pierre-Olivier Bouchard, Marc Bernacki, Daniel Humberto Pino Munoz, Franck Morel, Pascale Balland
Rapporteurs / Rapporteuses : Tudor Balan

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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La présence de porosités dans les lingots métalliques représente un problème majeur dans l’industrie des matériaux. En effet, ces porosités altèrent significativement les caractéristiques mécaniques du matériau (ductilité notamment), et sont des sources d’apparition de défauts en mise en forme ou en tenue en service. Pour éliminer ces porosités, les industriels utilisent souvent des procédés de mise forme à chaud tels que le forgeage ou le laminage, mais il est souvent difficile de définir le taux de déformation à appliquer pour refermer entièrement ces porosités. La modélisation numérique s’avère donc être un outil particulièrement intéressant afin d’étudier l’impact des paramètres procédé sur le taux de refermeture de porosités. Dans ce travail, nous avons développé une méthodologie de calibration basée sur des algorithmes d’optimisation et une base de données de 800 simulations à champ complet sur VER, où les paramètres influents sur la refermeture des porosités sont variés (mécaniques et géométriques). Le premier modèle proposé est un modèle scalaire qui s’affranchit de l’hypothèse de chargement axisymétrique, largement utilisée dans la littérature. Le paramètre de Lode a permis avec l’utilisation de la triaxialité des contraintes de définir l’état de contraintes d’une manière unique. Les comparaisons de ce nouveau modèle à trois autres modèles de refermeture de la littérature montrent le gain de précision de ce nouveau modèle scalaire de refermeture. Le deuxième modèle est un modèle tensoriel adapté aux procédés multipasses grâce à l’analyse de la matrice d’inertie de la porosité. Cette matrice sert pour calculer le volume, la forme et l’orientation de la porosité. Ce modèle a été calibré en utilisant une approche basée sur les réseaux de neurones artificiels. La comparaison avec le modèle scalaire et la modélisation en champ complet a montré un gain en précision jusqu’à 35%. Il s’agit là par ailleurs du premier modèle tensoriel proposé dans la littérature.