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Titre :
Maillages Déformables - Remaillage adaptatif pour la mise en forme des matériaux
Légende - Résumé :
Lors de la mise en forme de pièces mécaniques complexes, les matériaux sont soumis à de grandes déformations irréversibles qui peuvent générer des micro-défauts surfaciques ou volumiques. La méthode présentée dans ce film permet la réalisation d'outils industriels de simulation numérique capables de prévoir à quel endroit d'une pièce mécanique, et à quel instant, un endommagement critique peut apparaître.
De nombreux exemples mettant en application la méthodologie complète (modélisation des phénomènes physiques, maillage adaptatif et calcul), sont présentés.
Des expérimentations réelles complètent et valident les résultats des simulations numériques.
Nom de fichier :
Inria-524-Maillage_def-fr.mp4
Titre :
Maillages Déformables - Remaillage adaptatif pour la mise en forme des matériaux
Année :
2004
Durée (min) :
00:15:17
Publications :
https://videotheque.inria.fr/videotheque/doc/524
Autres versions :
Master VF : 524
Master VEN : 525
Autre : Lien externe : 530 (version courte en anglais)
Lien Equipe-projet :
Lien Centre de Recherche :
Mots clés :
N° master :
524
Durée :
15 min 17 sec
IsyTag :
contact - copeau - cylindre - déformation - différent - domaine - effort - élément - endommagement - fissure - forme - géométrique - lopin - maillage - matériau - mécanique - millimètre - mise - numérique - outil - pièce - plastique - poinçon - résultat - simulation - zone
Transcription automatiqu :
de la mise en forme des pièces mécaniques complexes minces les matériaux sont soumis à de grandes déformations irréversible qui peuvent générer des micros défaut surface sic ou volume l'évolution de ces défauts conduit à la formation de fissures microscopiques celles-ci peuvent être soit immédiatement visibles provoquant la perte de la pièce avant son utilisation soit volume non visible mettant en danger l'intégrité de la pièce pendant son utilisation avec des conséquences parfois dramatiques l'objectif la recherche présentée ici est la réalisation d'outils industriels de simulation numérique capables de prévoir à quel endroit d'une pièce mécanique et à quel instant un endommagement critique peut apparaître est un problème mathématiquement difficile qui repose sur une modélisation fine des phénomènes géométriques et physiques et fait intervenir équations complexes originalité de la méthode que nous avons élaboré réside d'une part dans les couplage phare entre les différents phénomènes thermique et mécanique avec endommagement dit-t-il et d'autre part dans l'utilisation de maillage adapte katif premier domaine des recherches concernent la mise au point de toute une famille de modèles de terme oil ast visco plastics cité avec endommagement ces modèles ont été adaptés à divers types de matériaux et décrivent les principaux phénomènes termes mécaniques et leurs différents couplage d'équilibre cinéma tic de déformation totale de déformation plastique des contraintes de kochi détruit cej systématique des kruys sages ils attrapent endommagement dicte ils isolent de plastique cité deuxième domaine de recherche concerne le maillage du domaine duquel composé de simples triangle dans notre cas pour assurer la convergence de la solution il doit être le plus régulier possible le calcul des structures en grande déformation par la méthode des éléments fini des maillage fréquents du domaine de calcul au cours de la résolution ainsi maillage est effectué à chaque pas de temps selon un schéma précis qui permet de définir la nouvelle frontière du domaine ayant subi des déformations et des endommagement l'erreur géométrique liée à la forme de la et des outils l'erreur physique en fonction des contraintes mécaniques des déformations plastiques et des un chemin spécifié la taille idéale des éléments du maillage effectué la discrimination adaptatives de la frontière finalement d'effectuer le maillage adaptatives du domaine gouverné par la spécification de la taille idéale allons voir maintenant des simulations numériques de mise en forme et de fabrication des pièces de structure mettant en application la méthodologie complète calcul et maillage adapte latif endommagement des pièces mécaniques qui représentaient selon une échelle de couleurs le rouge indique un fort endommagement le bleu un endommagement très faible de traction est utilisée pour caractériser le comportement mécanique des matériaux utilisés l'endommagement la plaque est localisé sur les deux bandes symétriques des six aliments faisant un angle proche des quarante cinq degrés seule bande se transforme en officier microscopique rampante ainsi la symétrie de la solution observation expérimentale des lycées de traction permet de valider les résultats de la simulation numérique écrasement des lopins cylindriques est généralement utilisé pour contrôler la forte viabilité à froide des matériaux dit-t-il ici le lopin en aluminium est pressé entre deux outils plein et rigide supposé infiniment long outil supérieur et mobile il se déplace verticalement par pas de zéro virgule un millimètre pour venir réduire de quarante pour cent la hauteur du cylindre l'outil inférieur fixe le raffinement du maillage s'est fait à la fois au niveau des zones de contact avec les outils qui correspond à l'adaptation géométrique et au niveau des zones endommagées correspondant à l'adaptation physique localisation de la fissure du cylindre se fait selon la fameuse croix du forgeron la forçage de fissure microscopique s'est produite à l'intersection des deux bandes au centre du cylindre nous observons le même résultat sur une éprouvette ayant les mêmes caractéristiques mêmes outils que ceux qui sont utilisés à l'précédente tendent à aplatir un lopin cylindrique tronqué d'rayon de vingt deux virgule cinq millimètres la pièce est initialement à température ambiante la massage de la fissure s'est produite au centre de la pièce et se propage vers les parties en contact avec les outils dès l'expérimentation la marseille de la fissure s'est produit bien au centre de la pièce cette simulation la pièce est écrasée entre un outil supérieur chauffé à trois cents degrés et un outil inférieur à température ambiante mars de l'officier se produit au niveau des surfaces de contact avec l'outil inférieur et se propage vers le centre de la pièce les parties supérieures restent saines sans endommagement phénomène est dit au fait que la conjonction entre l'outil et la pièce au niveau de ces zones change la digue timidité du matériau il retarde ainsi l'initiation de la rupture dans ces zones dans la même configuration d'outils à température ambiante voici un lopin cylindrique creux de trente huit millimètres de diamètre intérieur de cinquante huit millimètres de diamètre extérieur ne qu'à la marsa est la de la fissure sont situées au niveau de l'axe des symétrie sur le diamètre du cylindre réalisation pratique de cet essai valide les résultats de la simulation numérique nous observons maintenant l'écrasement a froide un peaufiner rectangulaires maillage c'est des femmes pour s'adapter aux champs mécanique d'endommagement dans la section du profilé ne constatant que un déplacement du plan mobile de dix millimètres nécessitant un effort maximum de quatre-vingt kilos newton le profilé est totalement écrasé sur les surfaces internes en contact avec les outils sans endommagement significatifs résultats expérimentaux valident la prédiction de l'initiation et de la propagation de l'endommagement dans le profilé emboutissage est une opération de format âge à froide et tôle mince permettant d'obtenir des pièces de forme plus ou moins complexes les outils supposés rigides sont composés d'un point d'une matrice fixe et d'un serfs lent dans le cadre de la tôle en en observe une zone de rupture au niveau du rayon de raccordement poisson point cette neige est une opération qui permet d'obtenir une découpe par six aliments du matériaux ces dissimulations concernent l'opération de personnages sur toile rectangulaires de faible épaisseur les outils de découpe le poinçon la matrice et le cerf flans sont supposés rigides rayon au niveau des angles et de découpe permet de tenir compte de l'usure des outils utilisés matrice et poinçon constatant que les zones de contact avec outils ainsi que les zones de localisation de l'endommagement sont raffinées les maillage sont adaptés aux contours des outils et aux champs mécaniques à chaque déplacement du poinçon un outil usé la tôle est complètement découpée pour un déplacement du poisson de zéro virgule quarante trois millimètres et un effort maximum de trois cents soixante neuf tonnes environ les complètement découpés alors que le déplacement du poinçon est de zéro virgule vingt trois millimètres seulement et a nécessité un effort maximum de deux cents soixante tonnes environ images par enlèvement de copeaux est l'une des opérations les plus fréquemment utilisées pour obtenir les dimensions requises des pièces de structure permet de déterminer les conditions des coupes optimale l'usine habilitée des matériaux et les grandes terme un mécanique de la pièce cuisiner la prédiction des différentes morphologie de copeaux observés expérimentalement et plus particulièrement sa segment au cours de la coupe reste un domaine de recherche ouvert présentant ici des séquences de simulation des images des pièces massives en coupe arthaud vénale à gauche le matériau y zinni est aluminium de grande qualité il est considéré comme étant élastique plastic iso trappe à écru i sage isotope non linéaire endommagement dit-il isotope les effets thermiques et visqueux sont négligés à droite le matériau est supposé fragile et les effets thermiques sont pris en compte les remariage sont adaptés aux champs d'endommagement pour le matériau du petit il est au champ des de la pièce pour les matériaux fragiles remarquant dans le cadre du fragile qu'il y n'a pas de formation et segment station de copeaux comme c'est le cas dans le matériau du style les éléments totalement endommagés sont supprimés les zones de contact avec l'outil ainsi que les zones de localisation de l'endommagement sont raffinées suivons maintenant la forçage sage propagation et la segment tentation du copeaux obtenus par progression de l'outil dans les matériaux indique-t-il forger âge permet la production de pièces mécaniques évoquées au fini dans les autres caractéristiques sont très recherchées cette mise en forme s'effectuait à chaud ou à froid toujours dans le domaine de l'ai des formations plastiques c'est-à-dire en exerçant un effort supérieur à la limite élastique du matériau dans cet exemple il s'agit de forger de poinçonner et des bavures une roue asymétrique complexe la gaine de fabrication utilisée implique plusieurs jets d'outils différents cette simulation nous pouvons suivre deux opérations successives l'exclusion et le personnage d'une pièce complexe nous remarquons que le champ d'endommagement restait très faible moins de vingt pour cent du matériau est supprimé lors de l'opération d'exclusion l'adaptation du maillage au cours de la mise en forme respecter les contours géométriques outils et le champ physique de la pièce présentant maintenant la mise en forme d'une structure massive par le procédé de présages frais circulaires supposés rigides utilisés comme outils coupants elle est soumise à un mouvement de rotation et de translation le modèle utilisé comprend le comportement hélas est plastique couplé à la température et l'endommagement l'endommagement de la pièce est localisée au niveau du contact de la pièce avec la fraise les éléments totalement endommagés sont supprimés du c'est une très bonne illustration de l'adaptation du maillage auchan physique recherches s'orientent désormais sur l'extension de cette méthode en trois d méthodologie des images virtuelles contribuent indéniablement à améliorer la productivité des mises en forme et des matériaux pour des fabrications des pièces en grande série la simulation numérique est complémentaire expérimentations avec une bien plus grande facilité d'utilisation permet à l'ingénieur de mettre au point les gammes de fabrication mais aussi d'économiser la matière première en optimiser la masse matériel nécessaire ainsi que la durée de vie des outillage ce type de méthodologie numérique d'optimisation des procédés de fabrication devenu incontournable si l'on veut améliorer la productivité et maîtriser les coûts
Inria-524-Maillage_def-fr.mp4

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