Normal view MARC view ISBD view

CarboFrac : Analyse et mod?lisation de l'engrenage (d'un si?ge auto) en acier ? faible teneur en carbone carbonitrur? / Cyprien Karolak ; sous la direction de Pierre-Olivier Bouchard et de Pierre Montmitonnet

Auteur principal : Karolak, Cyprien, 1988-...., AuteurAuteur secondaire : : Bouchard, Pierre-Olivier, Directeur de thèse, Membre du jury;Montmitonnet, Pierre, 1957-...., Directeur de thèse, Membre du jury;Thuillier, Sandrine, Président du jury de soutenance, Rapporteur de la thèse;Cesar de Sa, Jose, Rapporteur de la thèse;Parks, David Moore, Membre du juryAuteur secondaire collectivité : Université de Recherche Paris Sciences et Lettres - PSL Research University, Organisme de soutenance;École doctorale Sciences fondamentales et appliquées, Nice, Ecole doctorale associée à la thèse;Centre de mise en forme des matériaux, Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes, Laboratoire associé à la thèse;École nationale supérieure des mines, Paris, Autre partenaire associé à la thèseLangue :de résumé, Français ; de résumé, Anglais.Publication :2016Dewey: 620.11Classification : 620Résumé : Ce travail vise ? am?liorer la compr?hension et la mod?lisation de la rupture des mat?riaux m?talliques ? gradient de propri?t?s. L'application se fait sur des pignons en acier 20MnB5 carbonitrur?s ins?r?s dans un "recliner", m?canisme de s?curit? des si?gesautomobiles. Le traitement de carbonitruration consiste? enrichir en carbone et azote une couche externe despi?ces en les chauffant dans le domaine aust?nitiquedans une atmosph?re riche en ces deux ?l?ments. Puisles pi?ces sont tremp?es afin de d?clencher unetransformation martensitique. On obtient ainsi unmat?riau ? gradient de propri?t?s, int?ressant pour despi?ces de transmission de puissance comme lesengrenages. Ce projet a commenc? par l?analyse de larupture de m?canismes de si?ges en test industriel. Celaa confirm? le double comportement ? rupture binaire dumat?riau : fragile sur une couche externe, ductile ?l?int?rieur. Un banc d?essai, sp?cialement con?u pour ceprojet, soumet une dent ? un effort lat?ral jusqu??rupture compl?te. Des observations in situ sonteffectu?es et la courbe force-d?placement estenregistr?e, montrant la diversit? de comportement enfonction de la profondeur d'engagement des dents et dela pr?sence ou non de la couche carbonitrur?e. Desessais de traction, de flexion 4 points et de cisaillementsur ?prouvettes papillons sont utilis?s pour mesurer lespropri?t?s plastiques et calibrer les crit?res de rupturede la couche carbonitrur?e comme de l'acier de base. Laplasticit? de Von Mises avec une loi d'?crouissagesimple rend tr?s bien compte de tous ces essaism?caniques. Diff?rents crit?res de rupture ductile issusde la litt?rature sont calibr?s; ils ne parviennent pas ?repr?senter correctement tous les essais r?alis?s.Un crit?re plus adapt? est donc propos? enconclusion de cette campagne exp?rimentale. Lasimulation de la rupture dans LS-Dyna est r?alis?eavec une technique d'?rosion d'?l?ments dont leslimitations sont discut?es. La comparaison avec larupture de dent exp?rimentale permet d'?valuer lescrit?res num?riques identifi?s et d'analyser leslimites actuelles de la simulation, en particulier lan?cessit? de prendre en compte plus finement ?l'avenir le gradient de propri?t?s m?caniques ainsique les contraintes r?siduelles de compression dela couche carbonitrur?e.; This work aims at a better understanding and modeling of the failure of gradient metallic materials. It is applied to carbonitrided pinions made out of 20MnB5 steel, inserted in a "recliner", a safety mechanism of automotive seats. Carbonitriding induces high surface hardness while preserving significant core ductility. The experimental analysis of the fracture behavior of seat recliners in an industrial test confirmed the dual failure behavior of the component : brittle external layer, ductile core material. A test bench has been specifically designed for the project: one tooth is submitted to a lateral force until complete failure. In situ observations are performed and the load-displacement curve recorded, showing a variety of behaviors as a function of the teeth engagement depth and of the presence or not of the carbonitrided layer. Experimental tests with various tress states were conducted to measure plastic properties as well as to calibrate fracture criteria, for the carbonitrided layer and for the core steel. Von Mises plasticity and a simple strain hardening curve fit very well all these experiments. As fracture criteria from the literature were unable to predict failure correctly for all the mechanical tests, an adapted criterion has therefore been proposed as an outcome of this extensive mechanical testing campaign. Fracture simulation in LS Dyna has been performed using the element erosion technique, the limitations of which are discussed. Comparison with the experimental tooth fracture measurements allows evaluation of the proposed failure criteria, and enables to stress out and discuss the present limits of the simulation, concluding that it will be necessary in future work to account more finely for the mechanical property gradient together with the compressive residual stresses in the carbonitrided layer..Thèse : .Sujet - Nom d'actualité : Acier -- Rupture -- Thèses et écrits académiques ;Acier -- Ductilité ;Matériaux à gradient fonctionnel -- Thèses et écrits académiques ;Cémentation (métallurgie) -- Thèses et écrits académiques ;Nitration -- Thèses et écrits académiques Ressource en ligneAccès au texte intégral | Accès en ligne | Accès en ligne
Current location Call number Status Date due Barcode
En ligne
https://pastel.archives-ouvertes.fr/tel-01699282 Available

Titre provenant de l'écran-titre

Ecole(s) Doctorale(s) : ?cole doctorale Sciences fondamentales et appliqu?es (Nice)

Partenaire(s) de recherche : Centre de mise en forme des mat?riaux (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes) (Laboratoire), ?cole nationale sup?rieure des mines (Paris) (?tablissement de pr?paration de la th?se)

Autre(s) contribution(s) : Sandrine Thuillier (Président du jury) ; Pierre-Olivier Bouchard, Pierre Montmitonnet, David Moore Parks (Membre(s) du jury) ; Sandrine Thuillier, Jose Cesar de Sa (Rapporteur(s))

Thèse de doctorat M?canique num?rique et Mat?riaux Paris Sciences et Lettres 2016

Ce travail vise ? am?liorer la compr?hension et la mod?lisation de la rupture des mat?riaux m?talliques ? gradient de propri?t?s. L'application se fait sur des pignons en acier 20MnB5 carbonitrur?s ins?r?s dans un "recliner", m?canisme de s?curit? des si?gesautomobiles. Le traitement de carbonitruration consiste? enrichir en carbone et azote une couche externe despi?ces en les chauffant dans le domaine aust?nitiquedans une atmosph?re riche en ces deux ?l?ments. Puisles pi?ces sont tremp?es afin de d?clencher unetransformation martensitique. On obtient ainsi unmat?riau ? gradient de propri?t?s, int?ressant pour despi?ces de transmission de puissance comme lesengrenages. Ce projet a commenc? par l?analyse de larupture de m?canismes de si?ges en test industriel. Celaa confirm? le double comportement ? rupture binaire dumat?riau : fragile sur une couche externe, ductile ?l?int?rieur. Un banc d?essai, sp?cialement con?u pour ceprojet, soumet une dent ? un effort lat?ral jusqu??rupture compl?te. Des observations in situ sonteffectu?es et la courbe force-d?placement estenregistr?e, montrant la diversit? de comportement enfonction de la profondeur d'engagement des dents et dela pr?sence ou non de la couche carbonitrur?e. Desessais de traction, de flexion 4 points et de cisaillementsur ?prouvettes papillons sont utilis?s pour mesurer lespropri?t?s plastiques et calibrer les crit?res de rupturede la couche carbonitrur?e comme de l'acier de base. Laplasticit? de Von Mises avec une loi d'?crouissagesimple rend tr?s bien compte de tous ces essaism?caniques. Diff?rents crit?res de rupture ductile issusde la litt?rature sont calibr?s; ils ne parviennent pas ?repr?senter correctement tous les essais r?alis?s.Un crit?re plus adapt? est donc propos? enconclusion de cette campagne exp?rimentale. Lasimulation de la rupture dans LS-Dyna est r?alis?eavec une technique d'?rosion d'?l?ments dont leslimitations sont discut?es. La comparaison avec larupture de dent exp?rimentale permet d'?valuer lescrit?res num?riques identifi?s et d'analyser leslimites actuelles de la simulation, en particulier lan?cessit? de prendre en compte plus finement ?l'avenir le gradient de propri?t?s m?caniques ainsique les contraintes r?siduelles de compression dela couche carbonitrur?e.

This work aims at a better understanding and modeling of the failure of gradient metallic materials. It is applied to carbonitrided pinions made out of 20MnB5 steel, inserted in a "recliner", a safety mechanism of automotive seats. Carbonitriding induces high surface hardness while preserving significant core ductility. The experimental analysis of the fracture behavior of seat recliners in an industrial test confirmed the dual failure behavior of the component : brittle external layer, ductile core material. A test bench has been specifically designed for the project: one tooth is submitted to a lateral force until complete failure. In situ observations are performed and the load-displacement curve recorded, showing a variety of behaviors as a function of the teeth engagement depth and of the presence or not of the carbonitrided layer. Experimental tests with various tress states were conducted to measure plastic properties as well as to calibrate fracture criteria, for the carbonitrided layer and for the core steel. Von Mises plasticity and a simple strain hardening curve fit very well all these experiments. As fracture criteria from the literature were unable to predict failure correctly for all the mechanical tests, an adapted criterion has therefore been proposed as an outcome of this extensive mechanical testing campaign. Fracture simulation in LS Dyna has been performed using the element erosion technique, the limitations of which are discussed. Comparison with the experimental tooth fracture measurements allows evaluation of the proposed failure criteria, and enables to stress out and discuss the present limits of the simulation, concluding that it will be necessary in future work to account more finely for the mechanical property gradient together with the compressive residual stresses in the carbonitrided layer.

Configuration requise : un logiciel capable de lire un fichier au format : PDF

Powered by Koha

//]]>