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1 - DIFFÉRENTES APPROCHES D’OPTIMISATION DES PROCÉDÉS

2 - CARACTÉRISATION DES PROCÉDÉS DE MISE EN FORME PAR DES FONCTIONS OBJECTIFS

3 - OPTIMISATION DÉTERMINISTE ET PROBABILISTE D’UN TUBE EN T

4 - OPTIMISATION DÉTERMINISTE ET FIABILISTE D’UN TUBE AVEC DEUX ZONES D’EXPANSION

5 - OPTIMISATION FIABILISTE DE L’HYDROFORMAGE D’UNE TÔLE CIRCULAIRE

6 - OPTIMISATION DÉTERMINISTE ET ROBUSTE D’UNE PLAQUE CARRÉE

7 - CONCLUSION

8 - GLOSSAIRE

9 - SYMBOLES

Article de référence | Réf : BM5035 v1

Glossaire
Optimisation et fiabilité du procédé d’hydroformage

Auteur(s) : Abdelkhalak EL HAMI

Relu et validé le 13 janv. 2021

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RÉSUMÉ

L’hydroformage est utilisé dans différentes industries. Dans des conditions réelles, différents paramètres (propriétés matériaux, dimensions, etc.) présentent des aléas qui affectent sa stabilité. Dans cet article, l’optimisation de ce procédé est abordée avec la prise en compte des incertitudes. Cet article enseigne que l’approche probabiliste est efficace et diminue la probabilité de défaillance. La difficulté est liée à la considération des contraintes fiabilistes qui imposent d’énormes efforts de calcul et engendrent des problèmes numériques. Des métamodèles sont utilisés pour contourner ces difficultés. Au final, deux méthodes d’optimisation fiabiliste et robuste sont proposées.

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Auteur(s)

  • Abdelkhalak EL HAMI : Professeur des Universités, Laboratoire de Mécanique de Normandie (LMN) INSA, Rouen-Normandie, France

INTRODUCTION

Le procédé de mise en forme par hydroformage fait intervenir plusieurs phénomènes complexes et présente plusieurs types de non-linéarités (géométrique, loi de comportement, etc.). L'optimisation d’une opération d’hydroformage nécessite beaucoup d’essais afin de déterminer d’une manière précise les trajets de chargements optimaux et d'obtenir une pièce sans défaut. Les progrès réalisés au niveau des outils numériques ont permis aux industriels de simuler et d’optimiser leurs moyens de production avant le lancement de la fabrication, dans le but de minimiser au maximum le taux de pièces défaillantes [M3185]. Cette approche est justifié tant par la multitude des paramètres à contrôler que par le coût exorbitant d’un essai réel. Plusieurs techniques ont été proposées ces dix dernières années, afin de bien mener une opération de mise en forme [M3000] [M3002].

La majorité de ces techniques combinent la méthode des éléments finis et des démarches d’optimisation. Avec ces moyens, les industriels peuvent simuler virtuellement leurs procédés, ce qui permet d’apporter une réponse à certaines questions, principalement sur la faisabilité de la pièce et aussi sur l’aptitude du trajet de chargement à la forme correctement [BM7518]. Ce couplage permet souvent une nette amélioration. Cependant, il ne permet pas d’assurer la stabilité du procédé et n’exclut pas l’apparition de certains types d’instabilités plastiques lors de la fabrication, étant donné qu’il y a plusieurs sources d’incertitudes liées au matériau, aux chargements, à la presse et aussi à l’opérateur.

L’objectif de cet article est de tenir compte des incertitudes dans l’analyse et dans l’optimisation du procédé d’hydroformage, pour une meilleure stabilité de ce dernier. Cela entraîne une diminution importante des pièces défectueuses, par conséquent une bonne fiabilité du procédé et une gestion efficace du portefeuille industriel.

Le lecteur trouvera en fin d'article un glossaire et un tableau des symboles utilisés.

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KEYWORDS

optimization   |   global reliability   |   Failure probability   |   metal forming process   |   hydroforming

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-bm5035


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8. Glossaire

hydroformage ; hydroforming

Procédé de fabrication par déformation qui consiste à déformer plastiquement des pièces d’épaisseur faible (plaques, tubes). La forme finale de la pièce est déterminée par un moule appelé matrice.

optimisation fiabiliste ; Reliability Based Design Optimization (RBDO)

Méthode qui couple les techniques d’optimisation et le calcul de fiabilité pour une meilleure prise de la sécurité dans le concept d’optimisation.

surface de réponse ; Response Surface method (RSM)

Méthode qui a pour but d’explorer les relations entre les variables dépendantes et indépendantes impliquées dans une expérience.

probabilité de défaillance ; failure probability

Probabilité que la structure se situe dans le domaine de défaillance.

optimisation des structures ; design optimization

Préoccupation essentielle des ingénieurs ou des chercheurs qui conçoivent des objets industriels innovants afin d’en augmenter les propriétés physiques essentielles.

métamodèle ; metamodel

Modèle de substitution développé à partir d’une série de simulations utilisant le modèle réel. Il est une approximation de ce dernier.

indice de fiabilité ; reliability index

Indice qui sert à calculer la probabilité de défaillance généralement difficile à calculer. Dans la littérature, on trouve plusieurs types d’indice de fiabilité, celui utilisé dans cet article est celui de Hasofer et Lind.

fonction d’état limite ; limite state function

Fonction qui sépare le domaine de défaillance du domaine de sûreté.

théorie de la bifurcation ; bifurcation theory

Étude de certains aspects des systèmes dynamiques. Une bifurcation intervient lorsqu'un petit changement d'un paramètre physique produit un changement majeur dans l'organisation du système.

Courbe limite de formage (CLF) ; Forming Limit Curve (FLC)

Courbe servant à définir les limites supérieures de formabilité du matériau avant la striction.

algorithme génétique ; Genetic Algorithm (GA)

Algorithme servant à obtenir une solution approchée à un problème d'optimisation, lorsqu'il n'existe pas de...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - RADI (B.), EL HAMI (A.) -   Mise en forme des matériaux : emboutissage, hydroformage et fabrication additive.  -  ISTE, Londres (2017).

  • (2) - ASNAFI (N.) -   Analytical modelling of tube hydroforming.  -  In : Thin-walled structures, 34, p. 295-330 (2003).

  • (3) - STRANO (M.), JIRATHEARANAT (S.), ALTAN (T.) -   Adaptive FEM Simulation for Tube Hydroforming : a Geometry-Based Approach for Wrinkle Detection.  -  In : Manufacturing Technology, 50, p. 185-190 (2001).

  • (4) - SHU-HUI (L.) et al -   Loading path prediction for tube hydroforming process using a fuzzy control strategy.  -  In : Materials and design (2007).

  • (5) - JANSSON (T.), NILSSON (L.), MOSHFEGH (R.) -   Reliability analysis of a sheet metal forming process using Monte Carlo analysis and metamodels.  -  In : Materials Processing Technology, 22.1 (2008).

  • ...

1 Outils logiciels

Logiciel ANSYS :

http://www.ansys.com

Logiciel de calcul par éléments finis Abaqus :

http://www.lrccp.com

Logiciel de simulation Autoform d'une pièce emboutie :

https://www.autoform.com/fr/

ESI PAM-STAMP :

https://www.esi-group.com/fr/solutions-logicielles/fabrication-virtuelle/formage-de-toles

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2 Sites Internet

EDIAMEF, un outil TICE pour la formation par la recherche dans le domaine de la simulation de mise en forme des matériaux

http://mediamef.insa-rouen.fr

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3 Événements

ESAFORM 2020 – 23rd International Conference on Material...

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