Caractérisation et modélisation de la formabilité des tôles ultra-fines de cuivre

par Neija Ayachi

Thèse de doctorat en Mécanique des solides, des matériaux, des surfaces

Sous la direction de Pierre Yves Manach et de Noamen Guermazi.

Soutenue le 19-05-2021

à Lorient en cotutelle avec École nationale d'ingénieurs de Sfax (Tunisie) , dans le cadre de Sciences de l'ingénierie et des systèmes (Centrale Nantes) , en partenariat avec Institut de Recherche Dupuy de Lôme (laboratoire) et de Institut de Recherche Dupuy de Lôme / IRDL (laboratoire) .

Le jury était composé de Pascale Baland, Nadar Haddar.

Les rapporteurs étaient Nathalie Boudeau, Zoubeir Tourki.


  • Résumé

    Dans ce travail, on s'intéresse à la caractérisation et à la modélisation de plusieurs opérations élémentaires de mise en forme rencontrées dans les outils à suivre, à savoir l'emboutissage inverse, le pliage, aux conditions et aux outils numériques qui permettent d'assurer le sucées de ces opérations. Néanmoins, l’utilisation de ces procédés est limitée par le niveau de formabilité du matériau. Les Courbes Limites de Formage (CLF) sont souvent utilisées pour caractériser cette dernière. Cependant, plusieurs variables de l'essai peuvent influer directement sur les limites de formage qui peuvent être atteintes par un matériau lors de sa mise en forme. Parmi ces paramètres, la courbure des tôles, l'effet des chemins de déformation non linéaires et la pression de contact affectent les limites de striction et peuvent contribuer à les surestimer. Dans ce contexte, ce travail vise tout d’abord à introduire une procédure de compensation afin d'éliminer les effets combinés de la courbure, du trajet de déformation non linéaire et de la pression qui se produisent pendant les essais d'emboutissabilité. Des simulations numériques du comportement à la rupture du cuivre pur et d'un alliage de cuivre Béryllium sont menées sur des essais de Nakajima pour différentes configurations d’éprouvettes et validées sur des essais d'emboutissage inverse. Différents critères de rupture macroscopiques, implantés via une subroutine utilisateur dans le code de calcul Abaqus/Standard, sont utilisés. Le dernier objectif de ces travaux est de prédire le phénomène de retour élastique se produisant dans les procédés industriels utilisant des tôles ultra fines.

  • Titre traduit

    Characterization and modelling of the formability of ultrafine copper sheets


  • Résumé

    In this work, we are interested in the characterization and modeling of several elementary step in progressive microforming, such as the reverse deep drawing, the bending, the conditions and the digital tools to ensure the success of these processes. However, the use of these methods is limited by the level of formability of the material. Forming Limit Curves (FLC) are often used to characterize the latter. However, several test variables can directly influence the forming limits that can be reached by a material when it is shaped. Among these parameters, plate curvature, the effect of non-linear strain paths, and contact pressure affect the necking limits and may contribute to overestimating them. In this context, this work first aims to introduce a compensation procedure to eliminate the combined effects of curvature, nonlinear strain path and pressure that occur during drawability tests. Numerical simulations of the fracture behavior of pure copper and a beryllium copper alloy are carried out on Nakajima tests for different specimen configuration and validated on reverse deep drawing tests. Different macroscopic fracture criteria, implemented via a user subroutine in the Abaqus/Standard, are used. The last objective of this work is to predict the elastic return phenomenon occurring in industrial processes using very thin sheets.


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