Thèse soutenue

Modélisation et simulation de la fragmentation de sable à liant polyuréthane
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Auteur / Autrice : William Hilth
Direction : David Ryckelynck
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences et génie des matériaux
Date : Soutenance le 03/12/2018
Etablissement(s) : Paris Sciences et Lettres (ComUE)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur (Paris)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : ENSMP MAT. Centre des matériaux (Evry, Essonne)
établissement de préparation de la thèse : École nationale supérieure des mines (Paris ; 1783-....)
Jury : Président / Présidente : Ludovic Chamoin
Examinateurs / Examinatrices : David Ryckelynck
Rapporteurs / Rapporteuses : Julien Réthoré, Pascal Reynaud

Résumé

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Le moulage des culasses en aluminium de moteurs automobile utilise une grande quantité de noyaux en sable lié par une résine polyuréthane. Ces noyaux doivent être extraits sans laisser de résidus dans les pièces. L'opération d'extraction, appelée débourrage, consiste à marteler les pièces de fonderie au niveau de la masselotte afin de fragmenter les noyaux. Cette opération est de plus en plus difficile à réaliser par la diminution de la taille des moteurs. Or, elle est cruciale pour l'amélioration de la qualité des culasses. L'objectif de la thèse est de développer un modèle de comportement mécanique élastoplastique tenant notamment compte la dépendance du matériau à la température de vieillissement. Ce modèle s'inscrit dans le cadre de la mécanique des sols à Etat Critique. Par la suite, le champ de déplacement d'un essai de compression uniaxiale observé en tomographie aux rayons X a permis de calibrer et valider le modèle. Pour cette étude, une méthode d'élagage de données a été développée afin de réduire drastiquement les coûts et les temps de calculs de l'optimisation des paramètres ainsi que le poids des données de corrélation d'images à stocker. Ces données ainsi élaguées sont utilisées afin d'optimiser le modèle élastoplastique grâce à l'utilisation d'une méthode hybride d'hyper-réduction (H2ROM). La simulation a permis ensuite d'améliorer la compréhension du débourrage des pièces de fonderie. La démarche numérique développée a mis en évidence l'influence de la précontrainte de compression thermique due au refroidissement de la culasse, ainsi que des conditions de bridage de la pièce lors du martelage.