Application de méthodes avancées de calcul numérique dans la modélisation et la simulation numérique de l'emboutissage

Download or read book Application de méthodes avancées de calcul numérique dans la modélisation et la simulation numérique de l'emboutissage written by Julian Rosu and published by . This book was released on 1996 with total page 163 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: La modélisation mécanique de l'emboutissage conduit a des problèmes aux limites très compliques, a cause de la non-linéarité de la loi de comportement, de la présence des grandes déformations et rotations et de l'évolution des conditions de contact avec frottement. De plus, la réussite d'une opération d'emboutissage impose en général des marges assez étroites de variation de la géométrie de l'outillage et des paramètres technologiques. C'est pourquoi, la simulation numérique de tels processus demande des algorithmes robustes et stables, afin d'éviter des problèmes de convergence jusqu'a la fin du processus de déformation et de pouvoir déterminer les contraintes résiduelles et le retour élastique après enlèvement des outils. Le modèle utilisé dans ce travail considère l'emboutissage 2-d comme un processus de grandes transformations élastoplastiques. Pour le comportement élastique, on considère le matériau isotrope, avec des petites déformations élastiques et un module de Young constant ou variable avec la déformation plastique cumulée. Le comportement plastique est suppose non-visqueux et décrit par un critère de Hill avec anisotropie plastique initiale, par une loi d'écrouissage isotrope, une loi d'écrouissage cinématique linéaire et une loi d'écoulement associée. Le modèle prend en compte la flexion et les déformations de cisaillement a travers l'épaisseur de la tôle et n'introduit donc aucune simplification cinématique de type membrane ou coque mince, la tôle étant considérée comme une coque épaisse. La loi de frottement adoptée est de type coulomb. La tôle est discrétisée en éléments finis volumiques isoparamétriques, la partie sphérique de la déformation étant interpolée par la méthode b-bar. La déformation de la tôle est décrite par un schéma lagrangien réactualisé, le processus étant pilote en déplacements. Le schéma d'intégration temporelle utilise pour chaque pas de temps un prédicateur explicite et un correcteur implicite. La taille du pas est choisie par plusieurs conditions imposées sur la solution obtenue par le prédicateur, en limitant notamment les incréments des déformations, des rotations et des contraintes et la norme des forces non-équilibrées. L'algorithme retenu pour la simulation numérique combine l'utilisation de boucles de contact et d'équilibre, avec la détermination des statuts de contact des nuds selon les forces d'essai selon un algorithme de type lagrangien augmente. Ainsi, l'algorithme général est compose de deux boucles imbriquées. La première boucle est utilisée pour gérer le contact avec frottement, plus précisément pour changer les statuts des nuds et les conditions aux limites. La deuxième, inclue dans la première, assure l'équilibre de la tôle, tout en gardant inchangés les statuts des nuds. Les outils sont décrits par des courbes de Bézier. A chaque outil est associe un statut selon son rôle pendant chaque phase du processus. On distingue ainsi des outils a déplacement impose ou a force imposée. Le déplacement des outils n'est autorise que dans la direction verticale, les déplacements horizontaux étant bloques. Le résultat de cette étude est concrétisé dans un code de calcul permettant la simulation numérique des processus de mise en forme rencontres dans l'industrie automobile. Le code a été soumis à des validations numériques et expérimentales. Les résultats obtenus montrent une très bonne stabilité numérique et une concordance satisfaisante entre le calcul et les données expérimentales