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Article

1 - HYPOTHÈSES CONVENUES

2 - CRITÈRE DE PLASTICITÉ

3 - LOI D’ÉCOULEMENT

4 - THÉORÈMES EXTRÉMAUX

5 - CAS DES DISCONTINUITÉS DE VITESSE

  • 5.1 - Discontinuités internes
  • 5.2 - Interface métal/outil : loi de frottement

6 - PROPRIÉTÉS GLOBALES DE L’ÉCOULEMENT PLASTIQUE INDUIT PAR LES OUTILS

Article de référence | Réf : M3003 v1

Propriétés globales de l’écoulement plastique induit par les outils
Plasticité en mise en forme - Comportement rigide-plastique

Auteur(s) : Eric FELDER

Relu et validé le 11 avr. 2017

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RÉSUMÉ

Le comportement rigide-plastique est une schématisation du comportement réel des alliages métalliques. Cette schématisation sert de base à la construction de tous les modèles de comportement plastique plus réalistes L’objectif de cette théorie est de décrire le comportement du matériau rigide plastique dans un état de contrainte et de déformation plus général que celui observé dans les essais de mono-chargement, comme la traction, la torsion ou la flexion. Pour cela, il est nécessaire de faire diverses hypothèses et de négliger dans un premier temps des phénomènes plus fins que présentent les matériaux réels.

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ABSTRACT

Plasticity in forming

Rigid-plastic behavior is a mapping of the actual behavior of metallic alloys. This mapping serves as the basis for the construction of all the more realistic models of plastic behavior. The objective of this theory is to describe the behavior of rigid-plastic material in a state of stress and deformation broader than that observed in mono-load testing, such as traction, torsion and bending. For that, it is necessary to make various assumptions and initially disregard the finer phenomena that occur in actual materials.

Auteur(s)

  • Eric FELDER : Ingénieur civil des Mines de Paris, Docteur ès Sciences - Maître de recherches au Centre de mise en forme des matériaux (CEMEF) - École des Mines de Paris, CNRS de Sophia-Antipolis

INTRODUCTION

Comme vu au § 4.1 du dossier [M3002], le comportement rigide-plastique est une schématisation du comportement réel des alliages métalliques. Celle-ci sert de base à la construction de tous les modèles de comportement plastique plus réalistes. Il est donc particulièrement instructif de le présenter en premier lieu.

L’objectif de cette théorie est de décrire le comportement du matériau RPP dans un état de contrainte et de déformation plus général que celui observé dans les essais de mono-chargement (traction, torsion, flexion) ainsi que de préciser les relations entre les grandeurs mesurées dans ces divers essais. Pour cela, il est nécessaire de faire diverses hypothèses et de négliger dans un premier temps des phénomènes plus fins que présentent les matériaux réels.

Les notions fondamentales de la plasticité disposent d’un cadre très simple, mais fondamental ; à savoir le corps rigide-plastique ou RPP.

Dans ce dossier, nous aborderons :

  • le critère de plasticité ;

  • la loi d’écoulement plastique ;

  • la description du frottement ;

  • un énoncé des théorèmes permettant l’analyse des opérations de mise en forme ;

  • à la fin, une illustration significative à travers l’exemple du laminage avec traction de tôles fines.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-m3003


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6. Propriétés globales de l’écoulement plastique induit par les outils

Nous avons déjà signalé que les deux lois fondamentales :

  • la notion de seuil d’écoulement plastique ;

  • la loi d’écoulement vérifiant le principe du travail maximal,

qui gouvernent le comportement plastique de l’élément de volume découlent directement du fait que les mécanismes élémentaires de déformation plastique, à l’échelle atomique, vérifient également ces deux lois. Il s’agit donc de lois qui, vérifiées à une échelle, le sont également à l’échelle supérieure.

En considérant l’écoulement plastique dans son ensemble, on retrouve donc le même type de lois, sous réserve que les sollicitations mécaniques et les réponses en terme de vitesse d’évolution puissent être décrites par un nombre fini de grandeurs, c’est-à-dire deux vecteurs : le vecteur chargement Q et le vecteur vitesse d’évolution .

6.1 Aspect chargement : surface de charge

La géométrie de l’ensemble métal+outils est fixée. L’écoulement est caractérisé par deux vecteurs Q et   lorsque le métal est soumis dans un procédé à un instant donné à des outils supposés rigides : les sont alors des composantes de...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - BAQUE (P.) -   Les problèmes de mise en forme des métaux et la théorie de la plasticité  -  , Sciences et Techniques de l’Armement 47, 2e fascicule, 381-405 (1973).

  • (2) - GERMAIN (P.) -   Mécanique des milieux continues  -  , t. 1 : 444 p., 128 fig., t. 2 : 446 p., 109 fig., Éditions École Polytechnique et Marketing, Paris (1986).

  • (3) - BAQUE (P.), FELDER (E.), HYAFIL (J.), d’ESCATHA (Y.) -   Mise en Forme des Métaux – Calculs en plasticité  -  , Dunod, Paris, t. 1 : 308 p., t. 2 : 403 p. (avec problèmes et exercices) (1974).

  • (4) - WAGONER (R.L.), CHENOT (J.-L.) -   Fundamentals in metal forming  -  , John Wiley & Sons, New York, 389 p., 91 fig. (avec problèmes et exercices) (1997).

  • (5) - WAGONER (R.L.), CHENOT (J.-L.) -   Metal forming analysis  -  , Cambridge University Press, New York, 376 p., 201 fig. (avec problèmes et exercices) (2001).

  • ...

Références du dossier [M 3 003]

HILL (R.) - The mathematical theory of plasticity - , Clarendon Press, Oxford, 355 p., 90 fig. (1950).

MOREAU (J.J.) - Sur les lois de frottement, plasticité et viscosité - , C.R. Acad. Sc. Paris, t. 271, Série A, 608-611 (1970).

MANDEL (J.) - Variables cachées, puissante dissipée, dissipativité normale - , No spécial des Cah. Gr. Fr. Rh., 37-49 (janv. 1980).

GERMAIN (P.) - NGUYEN (Q.S.) - SUQUET (P.) - Continuum thermodynamics - , J. Appl. Mech. 50, 1010-1020 (1983).

JOHNSON (W.) - SOWERBY (R.) - VENTER (R.D.) - Plane strain slip line fields for metal deformation processes. A source book and bibliography - , 364 p., 147 fig., 6 pl. bibl. (892 réf.), Pergamon Press, Oxford (1982).

DRUCKER (D.C.) - CHEN (W.F.) - On the use of simple discontinuous fields to bound limit loads, in Engineering Plasticity - , HEYMAN (J.) et LECKIE (F.A.) (Ed.), Cambridge University Press, p. 129-145 (1968).

PUZRIN (A.M.) - RANDOLPH (M.F.) - On the superposition of plastically disipated work in upper bound limit analysis - , Proc. R. Soc. Lond. A 457, 567-586 (2001).

AZARJHIN (A.) - RICHMON (O.) - Extension of the upper bound method in include estimation of stresses - , J. Appl. Mech., 58, 493 (1991).

LIPMANN (H.) - TAKUDA (H.) - On the evaluation of the upper-bound approach to problems of rigid-plastic deformation under non-standard conditions - , Int. J. Mech. Sci. 31, No 1, 63-74 (1989).

AZARJHIN (A.) - RICHMON (O.) - A model of ploughing by a pyramidal indenter – upper-bound approach...

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