Modélisations multi-phénoménologiques des contacts et pour les procédés - TEL - Thèses en ligne Access content directly
Habilitation À Diriger Des Recherches Year : 2023

Multi-phenomenological modelling for contacts and processes

Modélisations multi-phénoménologiques des contacts et pour les procédés

Abstract

Ce mémoire présente les résultats de travaux développés au sein du LAboratoire de Mécanique des COntacts et des Structures dans le domaine de la modélisation en mécaniques de contacts et pour les procédés de fabrication. Ces méthodes ont été développées pour répondre à des problématiques autant académiques qu'industrielles. L'objectif est de proposer des méthodes de résolution rapides. Les formulations mises en place sont développées, en détaillant les hypothèses importantes de modélisation. Des exemples d'applications sur des cas académiques mais aussi d'essais industriels sont présentées. Le premier chapitre se concentre sur le développement de méthodes semi-analytiques pour résolution des conditions de contact entre matériaux au comportement complexe. Cette classe de méthode se positionne à mi-chemin entre les méthodes purement analytiques, rapides mais reposant sur des hypothèses fortes, et les méthodes éléments-finis, versatiles mais dont la robustesse pour la résolutions des contacts et les temps de calcul sont souvent des facteurs limitant. Le formalisme de ces méthodes de même que les hypothèses associées sont présentées. Des développement ont été effectués pour prendre des conditions de contact complexes (normal et tangentiel), le comportement de corps revêtus, élastiques ou viscoélastiques ainsi que des massifs au comportement élasto-plastique ou contenant des hétérogénéités. Ce dernier élément en particulier ouvre la voie à une méthode d'enrichissement du comportement des massifs en contact et plusieurs possibilités de modélisation sont ainsi exposées. Des exemples académiques sont présentés montrant les phénomènes modélisés et les possibilités des méthodes. Quelques applications dans les domaines de l'endommagement des éléments roulants et des ouvrages routiers sont présentés. Le second chapitre présente les développements effectués sur les méthodes de prédiction de l'état de précipitation par champ moyen. L'objectif est ici de proposer des méthodes de prédiction des états de précipitation au sein de matériaux métalliques à durcissement structural. Les lois de comportement mécanique découlant de ces états sont aussi mises en place. Les formalismes développés pour des géométries de précipités sphériques ou en bâtonnets sont présentés avec leur validation par confrontation à des résultats expérimentaux de précipitation et de propriétés mécaniques. Un des intérêt des méthodes en champs moyen est leur vitesse d'exécution permettant d'envisager leur application à l'échelle de procédés de type soudage sur des pièces complètes. L'intégration au sein de méthode éléments finis permettant la simulation d'un procédé de soudage est évoquée et les résultats obtenus depuis l'évolution de la microstructure jusqu'à la prédiction du comportement résiduel d'une pièce sont présentés sur le cas d'un alliage d'Aluminium 6061. Enfin le dernier chapitre s'intéresse aux procédés de mise en compression des surfaces, ou peening à travers leur modélisation numérique et aux développement expérimentaux associés. Deux procédés sont étudiés. Le procédé de cavitation peening consiste à introduire des contraintes résiduelles au sein d'une pièce par déformation plastique en surface causée par l'implosion de bulles de cavitation générées au sein d'un jet à haute pression dans une enceinte sous pression elle-aussi. Un dispositif expérimental d'étude du procédé a été développé. En parallèle, une méthodologie de prédiction du procédé, s'appuyant sur une modélisation éléments finis du jet cavitant puis des modèles analytiques de comportement de bulles de cavitation a été mise en place. Les résultats de ces modèles et leur confrontation aux résultats expérimentaux disponibles sont présentés. Le second procédé est celui de mise en compression par impulsions électromagnétiques. La dernière partie du manuscrit présente les modélisations mises en place ayant permis le dimensionnement de ce procédé entièrement nouveau. Le développement d'un dispositif expérimental permettant la mise en oeuvre de ce procédé est enfin abordée.
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tel-04526155 , version 1 (29-03-2024)

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  • HAL Id : tel-04526155 , version 1

Cite

Thibaut Chaise. Modélisations multi-phénoménologiques des contacts et pour les procédés. Mécanique [physics.med-ph]. INSA Lyon; Université Claude Bernard Lyon I, 2023. ⟨tel-04526155⟩
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