Bonnet, Nicolas (2007) Contribution à l'étude expérimentale et numérique du comportement des tôles d'épaisseur submillimétrique. Doctorat Mécanique, ENSAM 2007ENAM0004 p.219.
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Résumé
La demande en termes de miniaturisation des objets manufacturés est sans cesse croissante. La fabrication en grande série des pièces submillimétriques est rendue difficile par un certain nombre de phénomènes liés à l’échelle.
L’objectif de cette thèse est de développer une approche complète permettant de prédire la réponse mécanique d’une tôle d’épaisseur submillimétrique lors d’une opération de mise en forme.
Dans un premier temps, des essais expérimentaux en traction uniaxiale sur des tôles minces de cuivre, d’aluminium et d’acier inoxydable sont réalisés. Ils permettent, entre autres, de mettre en évidence l’influence de la surface libre et de la distribution de taille de grains sur la réponse mécanique des tôles.
Dans un deuxième temps, une loi de comportement élasto-viscoplastique monocristalline, formulée en grandes déformations et prenant en compte les mécanismes physiques de déformation plastique, est développée et implantée dans le code éléments fins ABAQUS®. Cette loi de comportement utilise les densités de dislocations comme variables internes. Pour être fonctionnelle, cette approche nécessite la description de la microstructure du matériau simulé. Un traitement statistique de mesures réelles est développé afin de générer un modèle éléments finis représentant de façon précise la morphologie des grains, leurs tailles et leurs orientations cristallographiques.
Dans un troisième temps, la mise en oeuvre de l’approche complète développée permet de reproduire les phénomènes que nous observons expérimentalement, à savoir :
· un adoucissement du comportement global du matériau,
· l’apparition d’un état de surface appelé peau d’orange,
· une forte localisation de la déformation dans l’épaisseur de l’éprouvette, orientée perpendiculairement à la direction de traction. De plus, grâce à ce nouvel outil numérique, nous vérifions l’influence de la surface libre et la prédominance des gros grains sur la réponse globale des structures calculées. Finalement, une machine d’essais in situ est conçue et réalisée dans le but de valider l’approche numérique, dans des conditions proches de celles observées en micro-formage.
| Type d'EPrint: | Thèse (Doctorat) |
|---|---|
| Directeur de Thèse: | Lipinski, Pawel |
| Date: | 23 Mars 2007 |
| Jury de Thèse: | Bacroix, Brigitte et Busso, Esteban et Picart, Philippe et Lipinski, Pawel et Favier, Véronique et Ben Zineb, Tarak et Tidu, Albert et Duchanois, Gilles |
| Ecole Doctorale: | ED 432 ECOLE DOCTORALE SCIENCES DES METIERS DE L'INGENIEUR |
| Discipline: | Mécanique |
| Fonds: | ENSAM |
| Institution: | ENSAM |
| Sujets: | 4. Science des matériaux, mécanique, génie mécanique |
| Mots-clés libres: | Toles minces, Viscoplasticité, implantation UMAT, Loi monocristalline, Loi de comportement, Test d'erichsen, Modélisation grain, Thin films, Viscoplasticity, UMAT implementation, Single crystal, Constitutive law, Grain modeling |
| Code ID: | 3738 |
| Déposé par : | Ramesh Prisca |
| Déposé le : | 19 Mai 2008 |
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