Bibliographie & annexes
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Auteur(s)
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Ridha HAMBLI : Professeur des universités - Université d'Orléans - Polytech' Orléans
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Lire l’articleINTRODUCTION
Le travail des tôles est, après l'usinage, le procédé de fabrication le plus utilisé dans les industries mécaniques. Parmi tous les processus industriels de mise en forme, le découpage de tôles est une opération particulière car, contrairement à l'emboutissage et au pliage par exemple qui ont pour but de déformer plastiquement la tôle, le découpage sollicite celle-ci jusqu'à la rupture finale. Durant l'opération, le matériau subit des sollicitations complexes dont la modélisation est souvent non linéaire et, avant rupture finale, le matériau est soumis à des phénomènes d'endommagement et de propagation de fissures. On conçoit ainsi toute la difficulté qu'il y aura à prédire correctement l'évolution dans le temps des phénomènes de découpage, d'autant plus que divers paramètres mécaniques et métallurgiques contribuent à la modification du comportement de la tôle, tels que :
-
l'écrouissage et l'endommagement qui caractérisent la résistance du matériau et sa dégradation sous charge jusqu'à la rupture finale ;
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la morphologie métallurgique (formes et tailles des grains), la texture cristallographique et les structures du matériau qui évoluent au cours de l'opération.
Tous ces facteurs influent sur la qualité de la pièce fabriquée. Par exemple, l'état d'écrouissage et d'endommagement du bord découpé aura ultérieurement une grande influence sur la tenue en fatigue des pièces en service.
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- Version archivée 1 de janv. 2004 par Ridha HAMBLI, Alain POTIRON
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BLANKSOFT : logiciel d'optimisation du découpage des tôles5. Simulation d'une opération de découpage axisymétrique d'une tôle
5.1 Problème étudié
L'exemple qui suit consiste en une opération de découpage d'une tôle d'acier CC60. Les données géométriques sont celles de la figure 26.
Dans le cas particulier d'une modélisation du découpage des tôles par la méthode des éléments finis, le choix du maillage est d'une très grande importance. Il doit être adapté pour rendre compte des phénomènes de naissance et de propagation des fissures, ce qui impose d'avoir une taille des éléments de l'ordre de la taille des grains du matériau considéré (10 à 60 μm) dans le jeu poinçon-matrice, car c'est dans cette zone que la rupture se fera.
La figure 27 montre le maillage axisymétrique utilisé pour la tôle avec 320 éléments dans le jeu.
En dehors du voisinage jeu poinçon-matrice, le matériau ne subissant pas de sollicitations sévères, pour diminuer la taille du problème, on pourra définir un maillage moins fin que celui retenu dans le jeu.
HAUT DE PAGE5.2 Résultats
5.2.1 Résultats de déformations
Afin de déterminer l'influence d'un endommagement du matériau lors de la découpe, deux modèles ont été utilisés. Dans une première approche, on a simulé le découpage de la tôle sans prendre en compte l'endommagement de la matière. Dans un second temps, on tient compte du dommage en appliquant les modèles de Lemaître.
L'algorithme de calcul implicite a permis d'atteindre une pénétration du poinçon égale à l'épaisseur de la tôle.
La figure 28 montre l'évolution de l'effort en fonction de la pénétration relative du poinçon dans le cas expérimental et dans le cadre numérique avec le modèle de Lemaître.
On constate que la courbe numérique sans prise en compte du dommage croît continuellement contrairement aux deux autres. Lorsque le dommage est pris en compte, au-delà d'environ 30 % de pénétration,...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - ABAQUS - HKS, theory manual. - Version 6.9.
-
(2) - ARCHARD (J.F.) - Contact and rubbing of flat surfaces. - J. Appl. Phys., 24, p. 981-988 (1953).
-
(3) - ATKINS (A.G.) - Surfaces produced by guillotining. - Phil. Mag., 4, p. 627-641 (1981).
-
(4) - ATKINS (A.G.) - Possible explanation for unexpected departures in hydrostatic tension-fracture strain relations. - Metal Science, p. 81-83, fév. 1981.
-
(5) - BROKKEN (D.), BREKELMANS (W.M.), BAAIJJENS (F.P.T.) - Predicting the shape of blanked product : a finite element approach. - Journal of Materials Processing Technology, 103, p. 51-56 (2000).
-
(6) - CHOY (C.M.), BALENDRA (R.) - Experimental analysis of parameters influencing sheared-edge profiles. - The 5th Inter. Conference on Sheet Metal, University of Twente, Netherland, p. 101-110, 1-3...
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