AbstractsBiology & Animal Science

Material modeling for multistage tube hydroforming process simulation

by Mehdi Saboori




Institution: École de technologie supérieure
Department:
Year: 2015
Record ID: 2061533
Full text PDF: http://espace.etsmtl.ca/1440/13/SABOORI_Mehdi.pdf


http://espace.etsmtl.ca/1440/14/SABOORI_Mehdi-web.pdf


Abstract

L’industrie aéronautique du 21e siècle est en forte demande de technologie de fabrication et de matériaux de pointe. Des méthodes avancées de fabrication telles que l’hydroformage sont relativement nouvelle et actuellement utilisée pour produire des véhicules commerciaux. Ce procédé permet à travers la consolidation de pièces de réduire le nombre de pièces dans un assemblage comparativement aux méthodes conventionnelles de mise en forme du métal en feuille comme l’emboutissage, la mise en forme par presse et soudage de multiple composantes. Un simple tube peut être pré-déformé par pliage ou écrasé puis hydroformé pour créer un assemblage de composants en lieu et place d’une pièce constituée de plusieurs petites sections de métal soudées ensemble. Les connaissances sur l’hydroformage de tubes en alliages aéronautiques ne sont pas encore très développées. Ainsi, Il est nécessaire de mettre en place de nouvelles méthodes pour prédire et étudier la formabilité et les limites critiques de mise en forme des matériaux aéronautiques. Afin de mieux comprendre la formabilité et les propriétés mécaniques des matériaux aéronautiques, une approche novatrice de mesure en ligne basée sur des essais d’expansion libre a été développée. Elle utilise un système automatique 3D de mesure de déformation (Aramis®) pour extraire les coordonnées du profil de gonflement du tube pendant l’essai. Ces coordonnées sont utilisées pour calculer les courbures circonférentiel et longitudinale, qui elles servent à déterminer les contraintes et déformations effectives à différentes étapes du procédé d’hydroformage de tube. Dans un deuxième temps, deux différentes méthodes : une méthode de moyenne pondérée et une nouvelle fonction de durcissement ont été utilisés pour définir avec précision la courbe contrainte vraie-déformation vraie pour la section après striction de différents alliages aéronautiques, tels que l’inconel 718 (IN 718), l’acier inoxydable 321 (SS 321) et le titane (Ti6Al14V). Les courbes d’écoulement ont été employées dans la simulation du test de hauteur de dôme qui sert à générer les diagrammes de limites de mise en forme (FLDs). Ensuite, les effets de la triaxialité de contraintes, du facteur de concentration de contraintes et de la déformation plastique effective sur la nucléation, la croissance et la coalescence des cavités sont étudiés à travers un nouveau matériel pour la prédiction de la rupture pendant un essai d’hydroformage de tube. Une procédure numérique pour, à la fois, la plasticité et la rupture a été développée et implémentée dans le logiciel d’éléments finis commercial 3D explicite (LS-DYNA) à travers une nouvelle matérielle sous-routine. Les FLDs ainsi que les prédictions de pression à la rupture sont comparés aux données expérimentales pour valider les modèles. Enfin, le nouveau modèle matériau a été utilisé pour prédire le point de rupture de quelques pièces réelles hydroformées de type « ronde à carré » et « rond à V ». Puis, les résultats de prédiction de la pression de rupture ont été comparés avec…