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Réalisation dessais de traction « charge-décharge » => endommagement de la tôle. Réalisation dessais de traction + CIN => identification des paramètres de la loi de comportement. Utilisation de la procédure mise en place dans le cadre de lemboutissage incrémental pour le formage incrémental. Amélioration de la loi de comportement pour le formage incrémental Développement dun pilote de formage incrémental simple point instrumenté (banc multi-caméras, capteurs de forces tri-axes, ). Perspectives Machine électromécanique INSTRON en mode compression. Tôle daluminium 2024-T3. Poinçon cylindrique à tête hémisphérique en acier, diamètre 30 mm. Acquisitions des efforts, déplacements poinçon et paires dimages stéréoscopiques Poinçon Serre-flanc 2 caméras Poinçon Serre-flanc Essai d’emboutissage incrémental Identification des paramètres : Essais de traction simple dans 3 directions de la tôle (0°, 45°, 90°). Observation : faible anisotropie des tôles. Paramètres identifiés : R0=300 MPa ; Q=250 MPa ; b=10 ; E=70 000 MPa (Module dYoung) Modélisation Modèle élasto-plastique : critère de plasticité et écrouissage isotrope eq. (1) et (2) (1) (2) R : Écrouissage isotrope p : Déformation plastique équivalente R0 : Limite élastique Q et b : Paramètres matériaux Géométrie : Diamètre 130 mm (diamètre intérieur du serre-flanc), épaisseur 1 mm. Logiciel EF : Abaqus TM /explicite, éléments coques, 9 points dintégration dans l’épaisseur. Conditions limites : Encastrement du pourtour de la tôle. Déplacement du poinçon (considéré comme rigide). Coefficient de frottement 0,2. Comparaison des champs de déplacements et de l’évolution de leffort global en fonction du déplacement du poinçon entre simulation et expérience => résultats similaires. Actuellement, différences observées entre champs de déformations expérimentaux et simulés: - Apparition de déformations parasites sur le pourtour de la tôle (CL), - Évolution de la loi de comportement (endommagement, anisotropie, ), - Abaqus TM et Vic-3D ® ne calculent pas les déformations de la même façon. Conclusions Introduction Le SPIF (Simple Point Incremental Forming) : nouveau procédé de mise en forme de tôle par déformation locale autour d’un poinçon hémisphérique en mouvement de manière incrémentale. Avantages : -meilleure formabilité des tôles -faibles coûts des outillage Inconvénients : - temps dopération du procédé plus long - géométrie et état de surface moins bon En vue d’étudier le comportement de tôle en SPIF, une variante simplifiée avec uniquement un déplacement du poinçon perpendiculaire à la tôle est utilisée : l’emboutissage incrémental. Démarche : modélisation et simulation couplée à des essais instrumentés par stéréo- corrélations d’images. [1] [1] Kim T.J. et Yang D.Y., “Improvement of formability for the incremental sheet metal forming process”, International Journal of Mechanical Sciences, 42, (2000), pp. 1271-1286. Temps t Temps t+dt 2) Mouchetis de la surface de l’échantillon 3) Appariement stéréoscopique par Corrélation d’Images Numériques (CIN) 4) Appariement temporel par CIN 5) Reconstruction de l’objet en 3D par triangulation 6) Applications : déformation de cisaillement pour un déplacement du poinçon de 15 mm. Le champ de vue des caméras correspond à la zone d’étude ci-dessus (Area Of Interest, AOI) [2] Garcia D. “Mesure de formes et de champs de déplacements tridimensionnels par stéréo-corrélation d’images”. Thèse de Doctorat de l’institut national polytechnique de Toulouse (2001). Caméras CCD (resolution 1036x1036 pixels, retiga) Principe : 1) Etalonnage du banc stéréoscopique [2] (logiciel Vic-3D ® ) Instrumentation: stéréo-corrélation d’images MECAMAT 2008 – 28/01 au 01/02 1) Observation : évolution de leffort global en fonction du déplacement du poinçon. Tôle fissurée : UPoinçon > 15 mm. 2) Influence des conditions aux limites : Dimensions de la tôle = AOI. Projection du maillage expérimental sur celui éléments finis. Extractions des vecteurs déplacements des nœuds du contour de l’AOI. Prises en compte des nouvelles conditions limites. Champs de déplacements Vic-3D ® (gauche) et Abaqus TM (droite) Résultats ETUDE DU COMPORTEMENT DE TÔLE D’ALUMINIUM EMBOUTIE PAR FORMAGE INCREMENTAL [email protected] http://www.enstimac.fr/recherche/mat N.DECULTOT 1 , V. VELAY 1 , L. ROBERT 1 , G.BERNHART 1 , E.MASSONI 2 1 Centre de Recherche Outillages Matériaux et Procédés (CROMeP) - École Mines d’Albi - Campus Jarlard - 81013 Albi CT Cedex 09 2 Centre de Mise en forme des Matériaux (CEMEF) - Ecole des Mines de Paris - BP 207 06904 Sophia-Antipolis, Cedex http://www-cemef.cma.fr

Essai d’emboutissage incrémental - perso.mines-albi.frperso.mines-albi.fr/~jeanjose/CROMeP/posters/... · •Utilisation de la proc édure mise en place dans le cadre de l ’emboutissage

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•Réalisation d’essais de traction « charge-décharge » => endommagement de la tôle. •Réalisation d’essais de traction + CIN => identification des paramètres de la loi de comportement. •Utilisation de la procédure mise en place dans le cadre de l’emboutissage incrémental pour le formage incrémental. •Amélioration de la loi de comportement pour le formage incrémental •Développement d’un pilote de formage incrémental simple point instrumenté (banc multi-caméras, capteurs de forces tri-axes, …).

Perspectives

•Machine électromécanique INSTRON en mode compression. •Tôle d’aluminium 2024-T3. •Poinçon cylindrique à tête hémisphérique en acier, diamètre 30 mm. •Acquisitions des efforts, déplacements poinçon et paires d’images stéréoscopiques

Poinçon

Serre-flanc

2 caméras

Poinçon

Serre-flanc

Essai d’emboutissage incrémental

Identification des paramètres : •Essais de traction simple dans 3 directions de la tôle (0°, 45°, 90°). •Observation : faible anisotropie des tôles.

Paramètres identifiés : R0=300 MPa ; Q=250 MPa ; b=10 ; E=70 000 MPa (Module d’Young)

Modélisation

•Modèle élasto-plastique : critère de plasticité et écrouissage isotrope � eq. (1) et (2)

(1) (2) R : Écrouissage isotrope p : Déformation plastique équivalente R0 : Limite élastique Q et b : Paramètres matériaux

Géométrie : •Diamètre 130 mm (diamètre intérieur du serre-flanc), épaisseur 1 mm. Logiciel EF : •AbaqusTM/explicite, éléments coques, 9 points d’intégration dans l’épaisseur. Conditions limites : •Encastrement du pourtour de la tôle. •Déplacement du poinçon (considéré comme rigide). •Coefficient de frottement 0,2.

•Comparaison des champs de déplacements et de l’évolution de l’effort global en fonction du déplacement du poinçon entre simulation et expérience => résultats similaires. •Actuellement, différences observées entre champs de déformations expérimentaux et simulés: - Apparition de déformations parasites sur le pourtour de la tôle (CL), - Évolution de la loi de comportement (endommagement, anisotropie, …), - AbaqusTM et Vic-3D® ne calculent pas les déformations de la même façon.

Conclusions

Introduction

Le SPIF (Simple Point Incremental Forming) : nouveau procédé de mise en forme de tôle par déformation locale autour d’un poinçon hémisphérique en mouvement de manière incrémentale. Avantages : -meilleure formabilité des tôles -faibles coûts des outillage Inconvénients : - temps d’opération du procédé plus long - géométrie et état de surface moins bon

En vue d’étudier le comportement de tôle en SPIF, une variante simplifiée avec uniquement un déplacement du poinçon perpendiculaire à la tôle est utilisée : l’emboutissage incrémental. Démarche : modélisation et simulation couplée à des essais instrumentés par stéréo-corrélations d’images.

[1]

[1] Kim T.J. et Yang D.Y., “Improvement of formability for the incremental sheet metal forming process”, International Journal of Mechanical Sciences, 42, (2000), pp. 1271-1286.

TTeemmppss tt TTeemmppss tt++ddtt

2) Mouchetis de la surface de l’échantillon 3) Appariement stéréoscopique par Corrélation d’Images Numériques (CIN) 4) Appariement temporel par CIN

5) Reconstruction de l’objet en 3D par triangulation

6) Applications : déformation de cisaillement pour un déplacement du poinçon de 15 mm.

Le champ de vue des caméras correspond à la zone d’étude ci-dessus (Area Of Interest, AOI)

[2] Garcia D. “Mesure de formes et de champs de déplacements tridimensionnels par stéréo-corrélation d’images”. Thèse de Doctorat de l’institut national polytechnique de Toulouse (2001).

Caméras CCD (resolution 1036x1036 pixels, retiga)

Principe : 1) Etalonnage du banc stéréoscopique

[2] (logiciel Vic-3D® )

Instrumentation: stéréo-corrélation d’images

MECAMAT 2008 – 28/01 au 01/02

1) Observation : évolution de l’effort global en fonction du déplacement du poinçon. Tôle fissurée : UPoinçon > 15 mm.

2) Influence des conditions aux limites : •Dimensions de la tôle = AOI. •Projection du maillage expérimental sur celui éléments finis.

•Extractions des vecteurs déplacements des nœuds du contour de l’AOI. •Prises en compte des nouvelles conditions limites.

Champs de déplacements Vic-3D®

(gauche) et AbaqusTM (droite)

Résultats

ETUDE DU COMPORTEMENT DE TÔLE D’ALUMINIUM EMBOUTIE PAR FORMAGE INCREMENTAL

[email protected] http://www.enstimac.fr/recherche/mat

N.DECULTOT1, V. VELAY1, L. ROBERT1, G.BERNHART1, E.MASSONI2 1Centre de Recherche Outillages Matériaux et Procédés (CROMeP) - École Mines d’Albi - Campus Jarlard - 81013 Albi CT Cedex 09 2Centre de Mise en forme des Matériaux (CEMEF) - Ecole des Mines de Paris - BP 207 – 06904 Sophia-Antipolis, Cedex

http://www-cemef.cma.fr