Application de la méthode des éléments finis inverse pour la simulation rapide du procédé d’hydroformage de tube 3D

Abstract

L'hydroformage est un procédé de fabrication sans enlèvement de matière qui consiste à déformer plastiquement des pièces d’épaisseur faible (plaques, tubes) de forme initiale quelconque. La forme finale de la pièce est déterminée par un « moule » appelé matrice par application d’une pression hydraulique. L’hydroformage de tube a été le premier procédé d’hydroformage à être développé et utilisé dans de nombreuses applications industrielles. Cette technique de mise en forme utilise la force motrice d’un fluide sous pression qui, injecté à l’intérieur d’un tube, permet de le déformer plastiquement par expansion. La faisabilité d’une opération d’hydroformage dépend essentiellement de plusieurs types de paramètres tel que les paramètres matériel, géométrique et de fonctionnement (trajet de chargement, pression de gonflement, frottement tube-matrice, etc.) caractérisant ce procédé. La simulation numérique constitue un outil efficace et robuste pour prédire la faisabilité des produits avec les moindres dépenses. De nos jours il existe plusieurs logiciels industriels basés sur des approches incrémentales comme ABAQUS, ADINA, LS-DYNA, AUTOFORM, RADIOSS, STAMPACK, etc. qui sont basés sur des algorithmes de résolution de type statique implicite ou dynamique explicite. L’approche incrémentale nécessite une connaissance de tous les paramètres initiaux du procédé et de la configuration initiale mais permet une analyse précise des déformations et contraintes au cours des différentes étapes du processus. Cependant les temps de calcul peuvent être significatifs (voire plusieurs jours de calcul pour des pièces industrielles). Les méthodes d'analyses basées sur des approches simplifiées sont développées et utilisées en mise en forme de tôles minces comme outils d'aide à la conception. Elles utilisent le fait que la forme finale de la surface moyenne de l'embouti est connue ainsi que le contour initial du flan et son épaisseur, l'épaisseur finale et le contour final du flan sont inconnus.L'avantage majeur de ce type d'approches réside dans la rapidité de calcul et dans la simplicité de mise en oeuvre. Dans le présent travail nous allons présenter et utiliser l’approche inverse développée initialement par les professeur Guo et Batoz [9] pour la simulation de l’hydroformage de tubes de forme de révolution. Le présent travail comprend trois chapitres : 1. Le premier chapitre donne des généralités sur le procédé d’hydroformage de tubes, les avantages et les inconvénients de l’hydroformage, etc. 2. Dans le deuxième chapitre, on donne une présentation sur le logiciel ABAQUS ensuite la formulation mathématique d’un élément fini triangulaire implémenté dans un code interne basé sur l’approche inverse écrit en langage Fortran. 3. Le troisième chapitre concerne la validation de l’approche inverse. A l’issue de ce mémoire, une conclusion générale sera donnée.