Modelisation Du Demntelement Materiaux Composites

7/30/2019 Modelisation Du Demntelement Materiaux Composites

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1

MODELISATION DU DEMANTELEMENT DE MA TERIA UX COMPOSITES PAR J ET DEAU HA UTE PRESSION :

APPLICATION AUX PNEUMATIQUES AUTOMOBILES

MODELISATION DU DEMA NTELEMENT DE MATERIA UX COMPOSITES PAR J ET DEAU HAUTE PRESSION :

A PPLICATION AUX PNEUMATIQUES A UTOMOBILES

ENSAM 1/30

Alain Cornier ; Suzanne Cornier Ins titut ENSA M d e Ch ambry

Savoie-Techno lac ; 73375 Le Bourg et du Lac Cedex

Tel 0479253680 ; Fax 0479253680 ; [email protected]

AIP PRIMECA - La Plagne 6/8 Avril 2005


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2

ENSAM

PLAN

PLAN

I. Introduction

II. Contexte industriel et scientifique

III.Problmatique et approche phnomnologique

IV.Modlisation et Application Industrielle

V. Conclusion

2/30

Contexte ConclusionModlisation et applicationIntroduction Problmatique/phnomnologie



3/30

3

ENSAM

Industriealimentaire

Industrieplastique

Industriedu bois

Jet dEau HP

Industriearonautique

Industrieautomobile

3/30

Introduction

Introduction

Introduction

Applications industrielles du jet deauEn dcoupe


Autres applications que la dcoupe

Contexte ConclusionModlisation et applicationProblmatique/phnomnologie

Industrielectronique

Industrie

mcanique


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4

ENSAM 4/ 30

Applications de dcapage

Technologie jet deauapplique au dcapage

Technologie jet deauapplique au dcapage

Industrie navalecoque de navire

Industrie aronautiquecarlingue davioncarter de racteurs

Introduction


Contexte ConclusionModlisation et applicationProblmatique/phnomnologie


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5

Avantages potentiels Enlvement matire important Granulomtrie contrle Intgrit matrice prserve Etape de tri supprime ou simplifie

Hydro-dmolition btonDmantlement de pneumatiques

ENSAM

Technologie jet deau

applique audmantlement

Technologie jet deauapplique au

dmantlement

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matrice

Matriau remplissage



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6

ENSAM 6/30

Cible multi-matriaux

Outil principal :Ttes rotatives



Tte rotativemultijets

Y

Jet d'eau

Va

N(tr/min)

d ba

X

VN

a

Z

Y

Axe tte

(Y,Z)Trace jet


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7ENSAM 7/30

Paramtres dalimentation pression de leau gomtrie buse nombre buses disposition buses

Paramtres cible

Caractristiquesmcaniques

Paramtres opratoires distance de tir inclinaison du jet vitesse davance vitesse de rotation

Grandeurs mesures-Gomtrie de la saigne,

Profondeur de la saigne,Largeur de la saigne,

-Granulomtrie de la matire enleve,-Masse de la matire enleve.

Buse jet deauH.P. CibleJet

IP PRIMECA - La Plagne 6/8 Avril 2005



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9

a

Sillon ralise par 1 jet

Trace du passageDun jet sur la matire

L ?

b

L

Saigne ralisepar la tte rotative

ENSAM

Etude de lenlvement de matire par ttes multi-jets rotatives

Dmarche propose (2)Dmarche propose (2)




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10ENSAM

Etude phnomnologiqueEtude phnomnologique

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Echantillons

- Plaques de caoutchouc naturel

Moyens

Installation jet deau HP

- Pression 4000 bars

-Dbit maxi 4,6 l/min

A- Etude de lusinage avec tte multi- jets rotative

-Approche paramtrique globale-Analyse des phnomnes denlvement dematire en mode dynamique


B- Etude interaction matriau/procdavec buse mono-jet sur banc

spcifique

-Action jet sur matriau (mmes vitessesdexposition quavec une tte rotative)-Calage modle de Graham et Wilkins-Influence nombre et frquence de passagesdes jets sur la matire

Deux approches :



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11

Etude phnomnologique(2)

A-Etude de lusinage avec tte multi-jets rotative

Etude phnomnologique(2)

A-Etude de lusinage avec tte multi-jets rotative

ENSAM

Section finale

0

5

10

15

20

25

30

- 1 9 - 1 6 - 1 3 - 1 0 - 7 - 4 - 12 5 8 1 1 1 4 1 7

Rayon

Profondeur Approche paramtrique

Du procd

-Dbit de matire-qualit fond saigne




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12ENSAM 12/30

Eprouvette

Alimentation

PressionDisque

rotatif (D2)

Moteur C.C

Disquerotatif (D1)

Jet deau H.P

Support

Schmatisation du montage disquesPhoto du montage disques

B- Etude interaction matriau/procd avec buse

mono-jet sur banc spcifique

B- Etude interaction matriau/procd avec busemono-jet sur banc spcifique




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13

pice

saigne

Lamelles caoutchouc

copeaux caoutchouc

Premiers rsultats(1):Identification mode sparation matire

Premiers rsultats(1):

Identification mode sparation matire

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14

Premiers rsultats(2) : Mise en vidence

dun facteur damplification

Premiers rsultats(2) : Mise en vidence

dun facteur damplification

30

25

15

97 6

0

5

10

15

20

25

30

35

0 50 100 150 200 250

Vitesse d'avance (mm / min)

P r o

f o n

d e u r a

t t e

i n t e ( m m

)

bordsaigne

centresaigne

-10 0 10 2 0 30 4 0 5 0 60-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

8,5

5,65

32,8

1,3

0123

456789

0 20 40 60 80

vitesse linaire d'avance buses(m/min)

p r o

f o n d e u r a

t t e

i n t e ( m m

)

2400b-0,25mm

2400b-0,2mm

2400b-0,12mm

ENSAM 14/30

2400barsBuse de 0,2 mmVbuse=60 m/min

Profondeur atteinte avec une buse fixeProfondeur atteinte avec une buse en rotation




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15

Existence dun facteur damplification li au nombre de passages Enlvement de matire rsultant de la sparation de lamelles

gnrs par les passages de jets Sparation lamelles / pice lie :

Aux imperfections gomtriques de la tterotative (angle dimplantation buses / axe)

Aux phnomnes dynamiques gnrs par les passages rpts, faible intervalle, des

jets, sur un matriau souple(flchissement lamelles).

Premires conclusions et hypothsesPremires conclusions et hypothses




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16

ModlisationModlisation

Mthode : 5 phases

Calcul du volume de matire enlev sur un mm2 de surface

Phase 1 :Calcul de la profondeur de pntration (Graham et Wilkins)

Phase 2 :Calcul de la trajectoire des buses

Phase 3 :Calcul de la densit de passage

Phase 4 :Calcul du facteur damplification

Phase 5 : Calcul de la section de matire enleve

But Prdiction du volume de matire enlev par fraisage jet deau pure HP

ENSAM 16/30IP PRIMECA - La Plagne 6/8 Avril 2005

HypothsesNon dformation de la matire lors de lexposition

Recouvrement de la trace des jets sur la surface



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17

2

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Z w f V AC F

=

ENSAM

Phase 1 :Calcul de la profondeur de

pntration(1)-Modle de Graham et Wilkins

Phase 1 :Calcul de la profondeur depntration(1)-Modle de Graham et Wilkins


Avec Aw=surface de frottement

Relev exprimental de :Angle dviation=f(profondeur s)

6

03

0

123

4sin

+=

D

s C

C V

u f

f


u

s

buse

jet

R

a

?

= 1

4

cos32 61

3300

u

C V

C

D S f

f

?

Avec :Do =diamtre buseVo =vitesse jection jetU =Vitesse davance buseCf =coefficient de frottement


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19/30

19

- 1 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0- 8

- 6

- 4

- 2

0

2

4

6

8

Hypothse : Courbure des sillons ngligeable dans zone de 1 mm2

Axe de la tter

r : distance laquelle on mesurela densit

ENSAM

Phase 3 :Calcul de la densit de passagePhase 3 :Calcul de la densit de passage


))cos(sin(

1..2

R

r Arc A

N L

v

=



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20ENSAM IP PRIMECA - La Plagne 6/8 Avril 2005 20/30Rayon r

L o n g u e u r

d e p a s s a g e c u m u

l ( m m

)



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21

Mesure, pour diffrentes densits, de lamplification de laprofondeur de dcoupe due au recouvrement.

Exemple : le sillon mesure 20 mmla profondeur thorique est 10 mm

le facteur damplification pour cette densit vaut

20/10 soit 2.

ENSAM

Phase 4 :Calcul du facteur damplification(1)Phase 4 :Calcul du facteur damplification(1)




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22

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27

Densit

Zone 3

Zone 2

Zone 1

ENSAM

Phase 4 :Calcul du facteur damplification(2)Phase 4 :Calcul du facteur damplification(2)




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23

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27

Densit

F a c

t e u r

Courbe de densit enfonction du rayon pour 1000 tr/min et 200mm/min

1) Recherche de ladensit pour unrayon donnexemple 2 mm

8

2

8

2.1

3) On obtient enfin leacteur damplification pour

ce point de lchantillon :2.1

Courbe de facteur damplification en fonction de ladensit de passage

2) Report de cette densit sur legraphique donnant le facteur damplification



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24

Section finale

0

5

10

1520

25

30

- 1 9

- 1 6 - 1 3 - 1 0 - 7 - 4 - 12 5 8 1 1 1 4 1 7

Rayon

Profondeur

Facteurs obtenus

0

1

2

3

4

5

- 1 9 - 1 6 - 1 3 - 1 0

- 7 - 4 - 12 5 8

1 1 1 4 1 7

Rayon

F a c

t e u r

Section modle dedcoupe

0

5

10

15

20

25

30

- 1 9 - 1 6 - 1 3 - 1 0 - 7 - 4 - 1 2 5 8 1 1 1 4 1 7

Rayon

Profondeur

ENSAM

Phase 5 :Calcul de la section de matire enlevePhase 5 :Calcul de la section de matire enleve


Multiplication, point par point, de laprofondeur du modle de dcoupe par les facteurs damplification obtenus

Section finale

(ici Av=200 mm/min, N=1000tr/min, 1 jet de 0.2mm et 2500 Bar) :



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25

-Addition des densits de passage par unit de longueur

-Application de la mme dmarche que pour un seul jet

ENSAM

Application une tte multi-jetsApplication une tte multi-jets

Principe :

Section obtenue

0

5

10

15

20

25

30

- 1 9 - 1 5 - 1 1 - 7 - 31 5 9 1 3 1 7Rayon

Profondeur




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26ENSAM

288/4323453005002B

254/43823450010002B

313/46835130010002B

167/27321760010004A

205/30735510006004A

233/3503421005001A213/32031415010001A

261/39132310010001A

Sect.Cal.Sect.mes.V. avanceV. rot. Nb busesType tte

Validation et application une autre tteValidation et application une autre tte

P=2400 bars, D.buses=0,2 mm




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27

Application aux pneumatiques(1)Application aux pneumatiques(1)


Modlisation

Application



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28ENSAM


Exemple de sillonsur un cycle lmentaire

pour la BdR

Exemples de saignessur plusieurs cycles

pour la BdR




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29ENSAM


Photos du prototype




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Documents

Modelisation Du Demntelement Materiaux Composites