Contributions à la modélisation et la simulation de la coupe des métaux PDF Download
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Author: Maxime Dawoua Kaoutoing (docteur en mécanique des matériaux).) Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
Book Description
Les procédés de mise en forme par enlèvement de matière, encore appelés usinage, sont les procédés de fabrication les plus utilisés pour la production des pièces mécaniques, notamment dans les secteurs industriels tels que l'aéronautique, l'automobile, le ferroviaire, etc. Bien que ces procédés soient largement utilisés dans l'industrie, la prédiction des grandeurs caractéristiques de l'usinage n'est pas toujours précise, et un mauvais choix des conditions de coupe peut être a l'origine de l'usure anormale de l'outil, voire de la dégradation de la qualité de la pièce usinée. La simulation fine des grandeurs de l'usinage, en vue de la détection des anomalies, est un bon exemple de cette problématique, car représentative du problème général d'optimisation de la coupe des métaux pour obtenir une précision de coupe et anticiper l'usure rapide des outils. Cette thèse est une contribution a la modélisation et a la simulation de la coupe des métaux, en vue d'une aide a la décision aux entreprises de fabrication de pièces mécaniques, basée sur l'extraction des connaissances a partir des données simulées. Une implémentation efficiente d'un modèle analytique de coupe orthogonale de métaux, capable de prédire les paramètres de coupe en un temps réduit a été proposée. La performance de ce modèle a été étudiée en comparant ses prédictions avec les données d'usinage de l'acier 1045 et de l'acier au carbone, disponibles dans la littérature. En exploitant la rapidité de la résolution obtenue à partir de l'implémentation proposée, une grande quantité de données simulant des conditions réelles de coupe a été générée, et a permis d'élaborer une démarche de surveillance de l'usinage, basée sur une méthode d'apprentissage profond non supervisée. La mise en œuvre avec les données simulées a permis de mettre en exergue la capacité de la démarche de détection proposée a identifier les combinaisons de valeurs des paramètres d'entrée (du modèle analytique de coupe) susceptibles de provoquer une température interne anormalement élevée ; celle-ci a en effet été considérée dans la thèse comme indicateur de santé du système d'usinage. L'implémentation du modèle d'apprentissage proposé a donné un taux de justesse de 99,96 % et une précision de 96 %, traduisant ainsi sa capacité à prédire efficacement le résultat.
Author: Maxime Dawoua Kaoutoing (docteur en mécanique des matériaux).) Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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Les procédés de mise en forme par enlèvement de matière, encore appelés usinage, sont les procédés de fabrication les plus utilisés pour la production des pièces mécaniques, notamment dans les secteurs industriels tels que l'aéronautique, l'automobile, le ferroviaire, etc. Bien que ces procédés soient largement utilisés dans l'industrie, la prédiction des grandeurs caractéristiques de l'usinage n'est pas toujours précise, et un mauvais choix des conditions de coupe peut être a l'origine de l'usure anormale de l'outil, voire de la dégradation de la qualité de la pièce usinée. La simulation fine des grandeurs de l'usinage, en vue de la détection des anomalies, est un bon exemple de cette problématique, car représentative du problème général d'optimisation de la coupe des métaux pour obtenir une précision de coupe et anticiper l'usure rapide des outils. Cette thèse est une contribution a la modélisation et a la simulation de la coupe des métaux, en vue d'une aide a la décision aux entreprises de fabrication de pièces mécaniques, basée sur l'extraction des connaissances a partir des données simulées. Une implémentation efficiente d'un modèle analytique de coupe orthogonale de métaux, capable de prédire les paramètres de coupe en un temps réduit a été proposée. La performance de ce modèle a été étudiée en comparant ses prédictions avec les données d'usinage de l'acier 1045 et de l'acier au carbone, disponibles dans la littérature. En exploitant la rapidité de la résolution obtenue à partir de l'implémentation proposée, une grande quantité de données simulant des conditions réelles de coupe a été générée, et a permis d'élaborer une démarche de surveillance de l'usinage, basée sur une méthode d'apprentissage profond non supervisée. La mise en œuvre avec les données simulées a permis de mettre en exergue la capacité de la démarche de détection proposée a identifier les combinaisons de valeurs des paramètres d'entrée (du modèle analytique de coupe) susceptibles de provoquer une température interne anormalement élevée ; celle-ci a en effet été considérée dans la thèse comme indicateur de santé du système d'usinage. L'implémentation du modèle d'apprentissage proposé a donné un taux de justesse de 99,96 % et une précision de 96 %, traduisant ainsi sa capacité à prédire efficacement le résultat.
Book Description
On présente un modèle numérique tridimensionnel de simulation de la coupe orthogonale et oblique des métaux basé sur une approche Eulero-Lagrangienne-arbitraire (ALE). L'utilisation d'un formalisme ALE permet une réactualisation continue des surfaces libres et de contact, sans nécessiter de processus itératif comme dans les modèles eulériens. De plus, l'utilisation d'un algorithme de vitesse de grille, approprié permet des résultats sans nécessité d'un critère de séparation des noeuds en pointe d'outil comme dans les modèles lagrangiens. Le modèle thermomécanique inclue les effets visco-élastiques, thermiques et le frottement au contact outil-copeau. Le modèle inclue la loi de comportement thermoplastique de Johnson-Cook. La loi de frottement de Coulomb avec génération et transfert de chaleur est utilisée pour le contact outil-copeau. Le modèle fournit des quantités thermomécaniques, la géométrie du copeau et les efforts à partir des paramètres de coupe et du materiau. Des simulations et des essais ont été réalisés et les comparaisons montrent un bon niveau de corrélation des résultats
Book Description
Le calcul des efforts de coupe occupe une place centrale dans les travaux de modélisation en usinage car ces informations sont indispensables pour étudier les perturbations liées à l'usinage telles que la déflexion des outils ou des pièces usinées, les vibrations, l'usure des outils ainsi que l'intégrité de la surface obtenue. Dans cette optique, ces travaux ont pour but de proposer une modélisation thermomécanique prédictive du fraisage de forme en utilisant le modèle de la coupe oblique développé et validé par Moufki et al. (2004) basé sur l'étude des bandes de cisaillement adiabatiques en coupe orthogonale menée par Dudzinski & Molinari (1997). Le calcul des efforts de coupe est ainsi conduit à partir du comportement du matériau usiné et des conditions de frottement à l'interface outil-copeau. Les arêtes de coupe de la fraise sont décomposées en arêtes élémentaires rectilignes en position de coupe oblique. Le modèle géométrique est développé pour le cas du fraisage à 3 axes et prend en compte la géométrie des outils et des procédés, la description de l'avance de l'outil le long d'une trajectoire et son engagement dans la matière. Le faux-rond d'outil est modélisé pour intégrer sa forte influence sur les efforts de coupe. Des résultats expérimentaux d'efforts de coupe sont présentés et comparés à ceux du modèle pour différentes opérations de fraisage telles que le rainurage, le fraisage boule d'une surface gauche ainsi que d'un plan incliné. Ces essais permettent d'analyser la pertinence du modèle et l'évolution des efforts en fonction des conditions de coupe. Ils permettent en outre de collecter des informations sur l'usinabilité de l'acier 42CrMo4 sans lubrification.
Author: Kai Cheng Publisher: John Wiley & Sons ISBN: 9781860583780 Category : Technology & Engineering Languages : en Pages : 616
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Advances in Manufacturing Technology XVI provides a comprehensive collection of papers exploring the very latest developments in the field of manufacturing engineering and managment and incorporates the most up-to-date techniques. TOPICS COVERED INCLUDE: Business strategies process reengineering CAD/CAM and concurrent engineering E-manufacturing and virtual reality Engineering modelling and simulations Total quality management and metrology Intelligent systems. robotics and automation Lean and agiel manufacturing Machining process and tooling Operations management Process control and condition monitoring Covering all aspects of manufacturing engineering, systems, and management this volume will be of great interest to those wanting to keep abreast pf current research and those involved in the planning stages in this area of engineering.
Author: Benoit Eynard Publisher: Springer ISBN: 3319457810 Category : Technology & Engineering Languages : en Pages : 1208
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This book gathers papers presented at the International Joint Conference on Mechanics, Design Engineering and Advanced Manufacturing (JCM 2016), held on 14-16 September, 2016, in Catania, Italy. It reports on cutting-edge topics in product design and manufacturing, such as industrial methods for integrated product and process design; innovative design; and computer-aided design. Further topics covered include virtual simulation and reverse engineering; additive manufacturing; product manufacturing; engineering methods in medicine and education; representation techniques; and nautical, aeronautics and aerospace design and modeling. The book is divided into eight main sections, reflecting the focus and primary themes of the conference. The contributions presented here will not only provide researchers, engineers and experts in a range of industrial engineering subfields with extensive information to support their daily work; they are also intended to stimulate new research directions, advanced applications of the methods discussed, and future interdisciplinary collaborations.
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La complexité du procédé d'usinage en a longtemps interdit une compréhension précise. Une approche complète de la coupe exige des moyens d'expérimentation avancés, qui permettent de contrôler le déroulement de la formation du copeau afin de révéler les phénomènes physiques qu'elle implique. En plus des méthodes expérimentales, la compréhension et l'optimisation de la coupe nécessite de recourir à des méthodes de calcul pertinentes, qui permettent de simuler ces phénomènes. Des outils numériques spécifiques, qui allient efficacité et représentativité, doivent ainsi être développés. La première partie de ce travail est à dominante expérimentale. Lors de l'usinage d'un métal, la matière est soumise à des sollicitations extrêmes. Nous nous sommes fixés ici un double objectif : notre intérêt s'est d'abord porté sur l'identification du comportement de la matière sous des conditions approchant celle de la coupe. Des essais de traction, de compression et de cisaillement ont été pratiqués à grande vitesse de déformation sur un dispositif de barres de Hopkinson sur des échantillons chauffés. Le dispositif a ensuite été mis à profit pour réaliser des essais de rabotage à grande vitesse. Ces essais novateurs permettent de suivre en continu une partie importante des phénomènes thermomécaniques liés à la coupe. L'interprétation des données enregistrées permet de commenter le mécanisme de formation du copeau. Cette partie expérimentale prouve l'insuffisance des modèles rhéologiques utilisés jusqu'ici, et met en évidence la nécessité de prendre en compte les effets de la multiaxialité des états de déformation. La seconde partie de la thèse porte sur des aspects purement numériques. La physique complexe qui ressort des conclusions des travaux expérimentaux montre bien la nécessité d'outils numériques performants. Devant les limitations des outils de simulation actuels, généralement basés sur la MEF usuelle, une approche alternative originale, basée sur l'utilisation de la méthode X-Fem + Level-Sets, est proposée. Cette stratégie est pressentie comme particulièrement pertinente pour la description des grandes déformations et des phénomènes de localisation liés à la coupe. Cette partie présente les développements et résultats préliminaires de cette approche. Elle montre notamment son intérêt pour la gestion des problèmes de contact grâce à l'utilisation des Level-Sets. La validation sur des cas simples, dans le cadre d'une technique de pénalisation, a permis de mettre au point une procédure numérique robuste de traitement du contact, parfaitement intégrable à une simulation complète de la coupe.
Author: Maxime Dawoua Kaoutoing (docteur en mécanique des matériaux).)
Author: Maxime Dawoua Kaoutoing (docteur en mécanique des matériaux).)
Author: Pierre Gilormini
Author: Olivier Pantale
Author: Michaël Fontaine
Author: Kai Cheng
Author: Benoit Eynard
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Author: Yosra Guetari
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