Optimisation du générateur d'impulsions magnétiques et adaptation énergétique des machines pour les besoins d'assemblage innovants multi-matériaux

Optimization of a magnetic pulse generator and energy adaptation of machinery for innovative multi-material assembly needs

• Auteur / Autrice : Khadija Sofi
• Direction : Ahmed Nait-Sidi-Moh, Hassan El Idrissi, Mohammed Hamzaoui, Abdelkrim Hamzaoui
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'ingénieur. Génie électrique
• Date : Soutenance le 10/07/2021
• Etablissement(s) : Amiens en cotutelle avec Université Hassan II (Casablanca, Maroc)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, technologie et santé (Amiens)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des technologies innovantes (Amiens ; 2004-....)
• Jury : Président / Présidente : Abdelmajid Badri
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Mohammed Chadli, Ahmed El Abbassi
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Hamid Gualous, Homere Nkwawo, Yassine Sayouti

Mots clés

Mots clés contrôlés

Générateurs d'impulsions

Impulsions électromagnétiques

Foucault, Courants de

Mots clés libres

Pression magnétique

Force de Lorentz

Magnétoformage

Soudage par impulsions électromagnétiques

Magnetic pressure

Eddy currents

Electromagnetic pulse welding

Magnetic pulse generator

Electromagnetic forming

Résumé

Les générateurs d'impulsions magnétiques sont de plus en plus exploités dans les applications de formage et soudage multi-matériaux. Ils permettent de réaliser une formabilité précise des pièces métalliques. Cette thèse a pour objectif de calculer, par des méthodes analytiques, le champ et la pression magnétiques ainsi que la force de Lorentz générés durant le magnétoformage d'un tube. Premièrement, nous proposons d'analyser le fonctionnement du générateur en utilisant une bobine massive et un concentrateur de champ magnétique. Ensuite, nous introduisons les modèles 3D de ces éléments, en utilisant les méthodes FEM et BEM, dans le but de déterminer les variations de la distribution du courant et de la température. Dans cette recherche, nous étudions expérimentalement, l'impact du concentrateur sur l'impulsion du courant, ensuite, nous mesurons par une caméra thermique la distribution de la température dans la bobine massive. Nous poursuivons avec le calcul de la répartition du champ magnétique autour de la bobine par une méthode analytique basée sur le calcul de l'inductance mutuelle entre deux bobines circulaires et coaxiales. Enfin, nous terminons par une étude analytique et numérique de la compression d'un tube métallique par impulsions magnétiques. La méthode analytique est basée sur le calcul de l'inductance propre et l'inductance mutuelle de la bobine et le tube en 3D afin de déterminer la force de Lorentz et la pression magnétique appliquée sur le tube

Magnetic pulse generators are being used more and more in multi-material forming and welding applications and produce a precise forming of metal parts. This PhD. thesis aims to calculate, using analytical methods, the magnetic field, the magnetic pressure, and the Lorentz force generated during electromagnetic forming of a metal tube. First, we propose to analyze the generator operation using a massive coil in interaction with a magnetic field shaper. Then, we develop the 3D models of these components using FEM and BEM methods in order to determine the evolution of the current and the temperature distributions. In this research work, we experimentally study the impact of the field shaper on the current pulse and then using a thermal camera we measure the temperature distribution in the massive coil. Afterwards, we calculate analytically the distribution of the magnetic field created around the coil based on the mutual inductance of two circular and coaxial coils. Finally, we develop an analytical and numerical study of a tube crimping by magnetic pulses. The used analytical method is based on the calculation of the self-inductance and the mutual inductance of the coil and the tube in 3D order to determine the Lorentz force and the magnetic pressure applied on the tube.