Encyclopedie de la recherche sur l'aluminium au Quebec - Edition 2014 | Seite 48

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TRANSFORMATION ET APPLICATIONS // TRANSFORMATION AND APPLICATIONS

Modélisation avancée du procédé
de forgeage de pièces
MODÉLISATION AVANCÉE DU PROCÉDÉ DE FORGEAGE DE PIÈCES
aéronautiques par TYPE SPH
AÉRONAUTIQUES PAR UNE MÉTHODE SANS MAILLAGE DE la méthode SPH
ADVANCED FORGING PROCESSAdvanced forging process modeling of
MODELING OF AIRCRAFT
aircraft components using a meshless
COMPONENT USING A MESHLESS SPH METHOD
SPH method
Kadiata Ba, Julie Lévesque et Augustin Gakwaya
Département de Génie mécanique,
Université Laval, Québec, QC, G1V 0A

1. Problématique: Procédé complexe

Approches avancées de simulation du forgeage tenant compte des grandes déformations

Grandes
déformations

Changement de
microstructure

Loi thermo-élastoviscoplastique avec
endommagement

Contact outilspièce
Outils de simulation
: ALE vs SPH







Choix de critère de
mise à jour du
maillage

  p 
T  Tr 
  1  D5


Tm  Tr 
 0  

 f   D3 *  1  D4 ln 
D1  D2 exp



Figure 3: Discretisation SPH : notion
de domaine d’influence [3]

Figure 2: Formulation ALE à deux
instants successifs [2]

Johnson-Cook

Figure 1: Forgeage à matrices fermées [1]

Absence de
connectivité
fixe entre les nœuds
Simulation de grandes
déformations sans problèmes de
maillage

Distorsion du maillage en grandes
déformations et coût de calcul
important

2. Simulation du forgeage avec M-SPH versus MÉF

Autre exemple: forgeage d’une bielle

MEF

Figure 4: Résultats pour les mêmes étapes de simulation : Comparaison des flash avec un cas de forgeage réel [4]

4. Méthodologie

3. Objectifs et travaux futurs
Développer une formulation SPH thermomécanique en grandes déformations sous
forme de VUMAT qui sera utilisable dans des codes de calcul tel que Abaqus .
Cette formulation sera notamment applicable à d’autres procédés

 Conservation de l’ énergie

M-SPH

Introduire les effets de la thermique: couplage thermomécanique

L’équation de la variation de l’énergie du système doit contenir la portion dissipée
mécaniquement sous forme de chaleur, la portion de quantité de chaleur dissipée par
conduction et la densité volumique de production de chaleur.

de mise en forme tel que l’usinage.

L’équation finale de conservation de l’énergie devient:

Kadiata Ba
Julie Lévesque
Augustin Gakwaya
Département de
génie mécanique,
Université Laval

.

 div  kgradT     Rpl
C p T

Rpl = qv =source interne de chaleur provenant de la contribution mécanique.
 Implémenter le couplage thermomécanique dans un code maison SPH et dans un
code commercial (Abaqus)
Valider avec des exemples de forgeage et par comparaison avec le logiciel Ls-dyna

5. Conclusion

6. Références

La simulation du forgeage par SPH permet de s’affranchir des problèmes liés aux

[W1] S. Wolf, (2007), «Méthode sans maillage», Laboratoire de mathématiques appliquées aux systèmes

grandes déformations et à la nécessité de remaillage lorsque ces derniers
deviennent trop déformés et de bien modéliser le procédé de forgeage et d’en avoir
une meilleure compréhension:

1.

http://www.kimbermills.co.uk/processes/press_forging

2.

M.S. Gadala, J. Wang (1998), “A practical procedure for mesh motion in arbitrary Langrangian-Eulerian
method”, Engineering with Computers 14, 223-234.

3.

 SPH reproduit mieux les bavures ou flash, donc plus proche de la physique;
 SPH permet une meilleure visualisation du remplissage des matrices de forgeage;

F. Caleyron, A. Combescure, V. Faucher, S. Potapov (2012), “Dynamic simulation of damage-fracture
transition in smoothed particles hydrodynamics shells”, Int. J. Numer. Meth. Eng. 90, 707-738.

4.

http://www.grivelgb.co.uk/info/production/false-forging

 SPH permet une meilleure visualisation de la distributio