Virtual forming of metallic sheet materials : influence of complex strain paths on service life prediction - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2021

Virtual forming of metallic sheet materials : influence of complex strain paths on service life prediction

Du formage virtuel à la tenue en service de pièces métalliques : influence des trajets complexes de déformations

Diane Hérault
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 1161503
  • IdRef : 263915646

Résumé

In order to reach an integrated design of car body components, a first step towards an end-to-end chain of simulations is established in this thesis beginning with the sheet metal forming process until the service life prediction of the formed part. The deep drawing of cylindrical cup in one or two stages is considered as a reference able to reproduce complex strain paths occurring during the manufacturing of industrial parts. The selected material is a DP600 dual phase steel with high strength and commonly used for this kind of application in the automotive field. The material behavior is firstly characterized for linear, non-linear and cyclic strain paths in order to calibrate an advanced constitutive law dedicated to sheet metal forming and a fatigue criterion. The deep drawing in one and two stages is experimentally performed and analyzed with measures of the strain field and the residual stresses. A comparison of these different elements with numerical predictions is carried out to highlight the occurrence of strain path changes and their influence. Numerically, the final state and particularly the strain and stress fields obtained after deep-drawing and springback are used as inputs in the fatigue loading simulation. A simplified method, based on the adaptation of uniaxial criteria to multiaxial loads, is then used to estimate the service life of cylindrical cups.
Dans le but d’atteindre une conception intégrée des pièces de structure automobile, une première étape du chaînage numérique est mise en place dans ces travaux de thèse commençant par la mise en forme du matériau et jusqu’à la prédiction de la durée de vie de la pièce formée. L’emboutissage de godet cylindrique est considéré comme une référence capable de retranscrire les trajets complexes de déformation intervenant lors de la fabrication de pièces industrielles. Le matériau sélectionné est un acier dual phase DP600 à haute résistance couramment utilisé pour ce type d’application dans l’industrie automobile. Le comportement de ce matériau est tout d’abord caractérisé pour des trajets de déformation linéaires, non-linéaires et cycliques afin de calibrer une loi de comportement avancée, dédiée à l’emboutissage, et un critère de fatigue. L’emboutissage en une et deux étapes de godets cylindriques est réalisé expérimentalement et analysé en détails grâce aux mesures du champ de déformation et des contraintes résiduelles. Une comparaison de ces différents éléments avec les prédictions numériques permet de mettre en évidence les différents trajets de déformations intervenant lors des deux procédés et d’analyser leurs influences. Numériquement, l’état final et particulièrement les champs de contraintes et de déformations obtenus après emboutissage et retour élastique sont utilisés en entrée de la simulation du chargement en fatigue. Une méthode simplifiée, basée sur l’adaptation de critères uniaxiaux pour des chargements multiaxiaux, est ensuite utilisée pour estimer la durée de vie des godets.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-03770186 , version 1 (06-09-2022)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03770186 , version 1

Citer

Diane Hérault. Virtual forming of metallic sheet materials : influence of complex strain paths on service life prediction. Materials. Université de Bretagne Sud, 2021. English. ⟨NNT : 2021LORIS800⟩. ⟨tel-03770186⟩
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