Barboza, Josué Aristide Paul (2004) Contact treatment between deformable bodies and parallel computation for the 3D simulation of forging multibodies. PhD thesis Mécanique Numérique, ENSMP - CEMEF Centre de Mise en Forme des Matériaux, ENSMP.

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Abstract

Nowadays, numerical simulation is a necessary industrial tool that saves time and money. FORGE3® multibodies software was developed within this framework, to make possible the treatment of a large number of deformable bodies with nonlinear constitutive equations like thermo-elasto-viscoplastic behaviour with large deformation. In this thesis, we present the developments that were carried out to take into account and to manage several deformable bodies of different rheologies. Therefore, a part of our work consisted in the implementation of a mechanical coupling between several deformable bodies which meshes do not match in the contact zone. The coupling is imposed by a penality method and a master/slave technique on the contact zone. The friction equations are integrated at the Gauss points by neglecting the relative movement of the bodies. In addition, a new pseudo-symmetrical formulation of the contact conditions is proposed, without overconstraining the problem. The referred methods are applied to solve the mechanical contact problem between deformable bodies and to treat the self-contact of the folds. In order to decrease the computational time, the methods have been parallelized by the S.P.M.D. (Single Program Multiple Dated) strategy. Referent applications underline the robustness of the developments that have been carried out and show the perspectives of our work.

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Table of content

INTRODUCTION
PREMIERE PARTIE PROBLEME MONO-CORPS
CHAPITRE I GENERALITES SUR LES EQUATIONS DE LA MECANIQUE DU FORGEAGE
I.1. INTRODUCTION.
I.2. FORMULATION DU PROBLEME MECANIQUE
I.2.1. Dynamique des milieux continus
I.2.2. Loi de comportement élastoviscoplastique
I.2.3. Écriture déviatorique
I.2.4. Les conditions aux limites mécaniques
I.2.5. Conditions de contact et de frottement
I.3. DISCRETISATION
I.3.1. Discrétisation en temps
I.3.2. Formulation incrémentale
I.3.3. Formulation faible
I.3.4. Discrétisation spatiale
I.3.5. Équations discrètes et résolution
CHAPITRE II TRAITEMENT NUMERIQUE DU CONTACT ENTRE CORPS DEFORMABLE ET CORPS RIGIDE.
II.1. INTRODUCTION
II.2. GESTION INCREMENTALE DE LA CONDITION DE CONTACT
II.3. ALGORITHME DE RECHERCHE D'OBSTACLE
II.4. METHODE DE RESOLUTION..
II.4.1. Méthodes des multiplicateurs de Lagrange.
II.4.2. Méthode de pénalisation
DEUXIEME PARTIE PROBLEME MULTI-CORPS .
CHAPITRE III CONTACT ENTRE CORPS DEFORMABLES
III.1. INTRODUCTION
III.2. FORMULATION DU PROBLEME..
III.3. DISCRETISATION SPATIALE
III.4. GENERALISATION DE LA DETECTION DU CONTACT
III.5. FORMULATION NODALE DU CONTACT ET DU FROTTEMENT ENTRE CORPS DEFORMABLES
III.5.1. Conditions de contact entre corps déformables
III.5.2. Conditions de frottement entre corps déformable.
III.6. VITESSE DE GLISSEMENT OBJECTIVE.
III.7. FROTTEMENT AUX POINTS DE GAUSS
III.7.1. Éléments de frottement
III.7.2. Vitesse tangentielle aux points d'intégration
III.7.3. Les formules du gradient et du hessien aux points de Gauss
III.8. FORMULATION PSEUDO-SYMETRIQUE
III.9.1. Détection géométrique de l'auto-contact
III.9.2. Formulation esclave/esclave
CHAPITRE IV RESOLUTION PARALLELE
IV.1. STRATEGIE DE PARALLELISATION S.P.M.D
IV.1.1. Le solveur parallèle
IV.1.2. Méthode de partitionnement de maillage
IV.1.3. Remaillage parallèle
IV.1.4. Définition de quelques mesures de performances
IV.2. IMPLEMENTATION PARALLELE DE L'ANALYSE DE CONTACT ENTRE CORPS DEFORMABLES
IV.2.1. Stratégie générale de l'analyse de contact entre corps déformable
IV.2.2. Parallélisation de la génération des éléments de contact fictifs
IV.3. ESTIMATION DES PERFORMANCES
CHAPITRE V CAS TESTS DE VALIDATIONS.
V.1. INTRODUCTION.
V.2. FORGEAGE DE MATERIAUX COMPOSITES
V.2.1. Colaminage et poinçonnement de tôles plaquées
V.2.2. Écrasement d'un cube avec des inclusions
V.3. FORGEAGE D'UN TRAIN D'ATTERRISSAGE
V.3.1. Présentation du cas
V.3.2. Géométrie et matériau
V.3.3. Conditions aux interfaces
V.3.4. Résultats
V.4. SERTISSAGE DE ROULEMENTS DE ROUES PAR BOUTEROLLAGE
V.4.1. Présentation du cas
V.4.2. Géométries et matériaux
V.4.3. Conditions aux interfaces
V.4.4. Résultats
CONCLUSION
BIBLIOGRAPHIE

Statistiques de consultation

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