Simulation des procédés de fabrication : mise en forme et crash

Thomas R.

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Simulation des procédés de fabrication : mise en forme et crash

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La simulation des procédés de mise en forme ou du crash relève de nouvelles applications de la méthode des éléments finis en calculs des structures. Par l'amélioration des méthodes de résolution et le développement de logiciels dédiés à la simulation de ces procédés industriels, il a semblé utile aux intervenants de ce cours de refaire un point théorique sur l'ensemble des connaissances nécessaires à la compréhension des phénomènes et à l'utilisation de ces logiciels.

Sommaire

Introduction

Chapitre 1. Introduction sur le processus de mise en forme

I) Principes
II) Données nécessaires pour une opération de mise en forme
III) Exemples de presses et de pièces obtenues par mise en forme
IV) Autres Procédés : hydroformage, aquadraw, ...

Chapitre 2. Intérêt de la simulation numérique et synthèse des produits existants

I) Introduction
II) Synthèse sur les logiciels existants
III) Exemples d'applications

Chapitre 3. Formulation du problème en dynamique et Méthodes d'intégration en temps

I) Formulation variationnelle du problème de dynamique et discrétisation
II) Intégration temporelle des équations de la dynamique

Chapitre 4. Éléments finis de coques pour la simulation des procédés

I) Eléments finis de coques
II) Récapitulatif des Etapes. Schéma de Résolution
III) Influence des modes de Hourglass

Chapitre 5. Rappels sur le comportement des matériaux

I) Introduction
II)rappels sur les comportements élastiques
III) Comportements élastoplastiques

Chapitre 5-Bis. Compléments sur le comportement des matériaux

I) Emboutissabilité d'une tôle
II) Loi de comportement pour les très hautes vitesses de déformations

Chapitre 6. Modélisation de la mise en forme des matériaux composites

I) Introduction - Rappels
II) Détails de trois procédés de fabrications
III) Spécificités de la mise en forme des composites
IV) Simulation du préformage des tissus secs
V) Simulation de la mise en forme lors du thermoformage

Annexe - Chapitre 7. Le contact en explicite

I) Introduction
II) Prise en compte des conditions de contact
III) La condition de non pénétration
IV) Le frottement
V) Formulation variationnelle et résolution
VI) Représentation des surfaces en contact
VII) Petit et grand glissement
VIII)Détection des conditions de contact
IX) Le contact dans les codes explicites
X) Problèmes et conseils

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Extraits

[...] (Pression nominale 410 bars). Figure 25 : Hydroformage, position de la tôle à la pression maximum La suppression du contact tôle-matrice permet d'emboutir sans difficulté à une profondeur de 200 mm. La figure 26 montre les répartitions d'épaisseur en fin d'emboutissage. Figure 26 Hydroformage, contours d'épaisseur-profondeur d'emboutissage 200 mm 17 On remarque tout particulièrement que le pic d'amincissement que l'on rencontre en emboutissage classique dans la zone de l'arrondi du poinçon disparaît. Par ailleurs l'effet de l'anisotropie del'acier est très prononcé. [...]

[...] Cet essai permet d'atteindre des vitesses de déformations très élevées ε& (104 ;106 ) s L'échantillon se déforme en patte d'éléphant(figure 18). Figure 18 Essai de Taylor et déformation en forme de pattes d'éléphants Chapitre 6. Modélisation de la Mise en forme Matériaux et structures composites Introduction - Rappels 1.1 Constituants dans les matériaux composites. Les plastiques renforcés ou matériaux composites sont toujours constitués de 2 matériaux principaux :le renfort, la matrice auxquels sont associées différents adjuvants renfort :matériaux fibreux : les fibres sont disposées : * en mèche continue (ou roving) et on distingue fibres courtes et fibres longues * en mat (ou non tissé) : nappes de fibres (longue ou courte) * en tissu matrice (polymères), pour lesquelles on distingue 2 types (dissociation chimique) les matrices thermodurcissables (polyesters, époxydes, phénoliques, etc ) :après durcissement plus de fusion possible, on ne peut qu'usiner le matériau. [...]

[...] p.82 p.82 p.83 p.84 p.84 p.86 p.89 p.89 p.89 p.89 p.90 p.90 p.90 p.90 p.91 p.91 p.92 p.92 p.92 p.92 p.93 p.93 p.93 p.94 p.95 p.96 p.97 p.101 p.103 p.103 p.106 p.106 p.107 p.109 Introduction La simulation des procédés de mise en forme ou du crash relève de nouvelles applications de la méthode des éléments finis en calculs des structures. Par l'amélioration des méthodes de résolution et le développement de logiciels dédiés à la simulation de ces procédés industriels, il a semblé utile aux intervenants de ce cours de refaire un point théorique sur l'ensemble des connaissances nécessaires à la compréhension des phénomènes et à l'utilisation de ces logiciels. [...]

[...] Les procédés de fabrication des pièces composites sont nombreux (Techniques de l'ingénieur : Mise en Œuvre des composites, méthodes et matériels A 3 720). Une dissociation est faîte en fonction : Des séries à réaliser : *Petites ( moins de pièces/an) *moyennes ( à pièces/an) *Grandes pièces/an) Des dimensions de la pièce *très petites (surface développée de quelques cm2) *petites (surface développée inférieure à 1 m2) *moyenne (surface développée de 1 à 5 m2) *grandes (surface développée > 5 m2). [...]

[...] Le schéma de Newton-raphson consiste (briévement) à itérer jusqu'à minimiser le résidu RD(u c'est à dire à résoudre par une succession d'itérations (dénotée par un exposant l'équation suivante: ( D = u i n i n = R D i n ) La résolution de l'équation conduit à la correction des déplacements, et on déduit des équations les corrections des vitesses et des accélérations. Remarque. Les méthodes implicites nécessitent donc la linéarisation de l'ensemble des équations non linéaires du mouvement, qui conduit à une suite d'équations résolues itérativement afin d'asssurer l'équilibre du système à l'instant considéré. A l'oppposé les méthodes explicites ne nécessitent pas cette linéarisation, et permet d'obtenir une succession d'équations découplées. [...]

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