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Modélisation tridimensionnelle par éléments finis pour l'analyse thermo-mécanique du refroidissement des pièces coulées / Olivier Jaouen ; sous la direction de Michel Bellet

Auteur principal : Jaouen, OlivierAuteur secondaire : : Bellet, Michel, chercheur en génie des matériaux, Directeur de thèseAuteur secondaire collectivité : École nationale supérieure des mines, Paris, Organisme de soutenance;Centre de mise en forme des matériaux, Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes, Organisme de soutenancePublication :1998Description : 1 vol. (178 p.) ; 30 cmClassification : 001.D.11.C.01.F ; 620Résumé : Le présent travail se situe dans le cadre de l'analyse thermo-mecanique de la solidification par éléments finis des pièces coulées. Il fait suite à de précédentes études ayant donné lieu à l’écriture d'un premier modèle tridimensionnel permettant déjà de simuler le refroidissement d'une pièce de fonderie d'un point de vue thermique dans l'ensemble des composants du système et mécanique dans la pièce. Cependant, au vu des phénomènes macroscopiques intervenant lors de la solidification, il apparaît que l’hypothèse préliminaire des moules rigides est mise en défaut notamment dans le cas de pièces massives. Une partie de notre travail a donc consisté en l'implantation d'un couplage entre la pièce et les différents composants du moule permettant ainsi de prendre en compte leurs interactions. ce couplage est basé sur une gestion du contact par méthode de pénalisation intégrée avec transfert des contraintes par interpolation. Il a été validé par rapport à des résultats expérimentaux et semi analytiques. D'autre part, l’hypothèse de quasi staticité de la partie liquide de la pièce est-elle aussi mise en défaut par le phénomène de convection naturelle. Afin de parfaitement capter ce phénomène, l'implantation d'une loi de comportement viscoplastique dans la partie liquide de la pièce a été effectuée amenant à un couplage de loi de comportement au sein de la pièce. Ceci a été possible par une gestion particulière de l’élément fini p1+/p1 adapté aux deux lois, viscoplastique et élasto-viscoplastique. Par ailleurs, les mouvements de matière, mettant à mal la formulation Lagrangienne réactualisée, ont été traites par une formulation Eulerienne-Lagrangienne. les mouvements du maillage sont ainsi dissociés de ceux de la matière permettant la modélisation des boucles de convection tout en assurant un suivi des mouvements de surface libre. Afin de diminuer les temps de calcul, une gestion du pas de temps basée sur un estimateur à posteriori de l’équation de la chaleur a été mise en place et a permis un gain de temps significatif. Les développements ont été validés sur des cas académiques et industriels, montrant une bonne corrélation qualitative et quantitative..Bibliographie: Bibliogr. p. [181-187], 100 réf..Thèse : .Sujet - Nom d'actualité : Matériaux -- Thèses et écrits académiques Sujet : Viscoplasticité ;Refroidissement ;Modèle 3 dimensions ;Mécanique fluide ;Fonderie ;Equation Euler Lagrange ;Elément fini ;Elastoviscoplasticité ;Couple mécanique ;Couplage ;Analyse thermomécanique ;Elastoviscoplasticité ;Equation Euler Lagrange ;Fonderie ;Mécanique fluide ;Méthode élément fini ;Modélisation ;Refroidissement ;Thermomécanique ;Viscoplasticité Sujet Catégorie : MATERIAUX
Current location Call number Status Notes Date due Barcode
Bib. Paris
EMP 147.087 CCL.TH.924 Available Thèse en ligne EMP46133D
Bib. Paris
EMP 147.088 CCL.TH.924 Available Thèse en ligne EMP46134D
Sophia Antipolis
EMS T-CEMEF-0202 Sur demande Thèse en ligne EMS T-CEMEF-0202

Bibliogr. p. [181-187], 100 réf.

Thèse de doctorat Sciences et génie des matériaux ENSMP 1998

Le présent travail se situe dans le cadre de l'analyse thermo-mecanique de la solidification par éléments finis des pièces coulées. Il fait suite à de précédentes études ayant donné lieu à l’écriture d'un premier modèle tridimensionnel permettant déjà de simuler le refroidissement d'une pièce de fonderie d'un point de vue thermique dans l'ensemble des composants du système et mécanique dans la pièce. Cependant, au vu des phénomènes macroscopiques intervenant lors de la solidification, il apparaît que l’hypothèse préliminaire des moules rigides est mise en défaut notamment dans le cas de pièces massives. Une partie de notre travail a donc consisté en l'implantation d'un couplage entre la pièce et les différents composants du moule permettant ainsi de prendre en compte leurs interactions. ce couplage est basé sur une gestion du contact par méthode de pénalisation intégrée avec transfert des contraintes par interpolation. Il a été validé par rapport à des résultats expérimentaux et semi analytiques. D'autre part, l’hypothèse de quasi staticité de la partie liquide de la pièce est-elle aussi mise en défaut par le phénomène de convection naturelle. Afin de parfaitement capter ce phénomène, l'implantation d'une loi de comportement viscoplastique dans la partie liquide de la pièce a été effectuée amenant à un couplage de loi de comportement au sein de la pièce. Ceci a été possible par une gestion particulière de l’élément fini p1+/p1 adapté aux deux lois, viscoplastique et élasto-viscoplastique. Par ailleurs, les mouvements de matière, mettant à mal la formulation Lagrangienne réactualisée, ont été traites par une formulation Eulerienne-Lagrangienne. les mouvements du maillage sont ainsi dissociés de ceux de la matière permettant la modélisation des boucles de convection tout en assurant un suivi des mouvements de surface libre. Afin de diminuer les temps de calcul, une gestion du pas de temps basée sur un estimateur à posteriori de l’équation de la chaleur a été mise en place et a permis un gain de temps significatif. Les développements ont été validés sur des cas académiques et industriels, montrant une bonne corrélation qualitative et quantitative.

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