Contribution à la simulation numérique du soufflage-thermoformage de corps creux plastiques axisymétriques PDF Download
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Book Description
Les procédés de mise en forme des corps creux plastiques (le soufflage et le thermoformage) mettent en jeux des phénomènes complexes tels que les grandes transformations, non linéarités matérielles, contact, dans ce contexte, un prototype de logiciel destiné à la simulation numérique de ces procédés a été mis au point. Une attention particulière a été portée sur les structures de type axisymétrique. La paraison et la feuille plastique sont discrétisées par plusieurs modèles éléments finis (membrane, coque, solide) de degré croissant en complexité afin de mettre en évidence les limitations du modèle simplifié de membrane et de quantifier les effets de flexion. La description du comportement des matériaux plastiques est assurée par deux types de lois de comportement : _ modèle hyper élastique incompressible ou quasi-incompressible, _ modèle viscoélastique incompressible. L'intégration temporelle est effectuée avec des schémas d'intégration numérique implicites et explicites associés à des techniques de contrôle du pas de temps. Un aspect important de la simulation numérique de tels procédés est le problème du contact et la définition des surfaces de contact. Ce dernier aspect a été traité par le développement d'algorithmes de recherche automatique des surfaces de contact. La validation est réalisée sur des géométries axisymétriques. Les résultats obtenus sont comparés à des mesures expérimentales ou des valeurs issues du code éléments finis abaqus.
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Les procédés de mise en forme des corps creux plastiques (le soufflage et le thermoformage) mettent en jeux des phénomènes complexes tels que les grandes transformations, non linéarités matérielles, contact, dans ce contexte, un prototype de logiciel destiné à la simulation numérique de ces procédés a été mis au point. Une attention particulière a été portée sur les structures de type axisymétrique. La paraison et la feuille plastique sont discrétisées par plusieurs modèles éléments finis (membrane, coque, solide) de degré croissant en complexité afin de mettre en évidence les limitations du modèle simplifié de membrane et de quantifier les effets de flexion. La description du comportement des matériaux plastiques est assurée par deux types de lois de comportement : _ modèle hyper élastique incompressible ou quasi-incompressible, _ modèle viscoélastique incompressible. L'intégration temporelle est effectuée avec des schémas d'intégration numérique implicites et explicites associés à des techniques de contrôle du pas de temps. Un aspect important de la simulation numérique de tels procédés est le problème du contact et la définition des surfaces de contact. Ce dernier aspect a été traité par le développement d'algorithmes de recherche automatique des surfaces de contact. La validation est réalisée sur des géométries axisymétriques. Les résultats obtenus sont comparés à des mesures expérimentales ou des valeurs issues du code éléments finis abaqus.
Author: Samir Ben Chaabane Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 152
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L'objectif de la présente thèse est de mettre au point un prototype de logiciel destiné à la simulation numérique du soufflage des corps creux plastiques. De nombreux phénomènes complexes sont pris en compte dans le modèle : grandes déformations, comportement hyperélastique, contact deux approches numériques (inverse et incrémentale) basées sur la méthode des éléments finis sont développées. Ces deux approches ont un caractère implicite et supposent un comportement membranaire de la structure. Un élément fini de coque axisymétrique et un élément triangulaire tridimensionnel ont été utilisés pour discrétiser les parois plastiques, et pour représenter les contacteurs. L'utilisation d'une loi de comportement totale nous a permis d'imposer au choix l'épaisseur finale ou l'épaisseur initiale connue. Des exemples axisymétriques et tridimensionnels sont traités, et les résultats obtenus sont comparés dans la mesure du possible à des mesures expérimentales. La validité et l'intérêt de l'approche inverse sont prouvés à l'aide d'exemples.
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LES PROCEDES DE MISE EN FORME DE CORPS CREUX PLASTIQUES, TELS QUE LE MOULAGE PAR SOUFFLAGE ET LE THERMOFORMAGE, METTENT EN JEU DES PHENOMENES DE DEFORMATIONS VISCOELASTIQUES DES POLYMERES A HAUTE TEMPERATURE. DANS LE CADRE DE LA SIMULATION NUMERIQUE PAR ELEMENTS FINIS DE CES PROCEDES, LA CONNAISSANCE DU COMPORTEMENT STRUCTUREL NON-LINEAIRE DE CES POLYMERES EST DONC PRIMORDIALE. DANS CE CONTEXTE, NOUS AVONS REALISE UN MONTAGE EXPERIMENTAL DE SOUFFLAGE DE MEMBRANES PLANES PERMETTANT LA REPRODUCTION DES ETATS DE DEFORMATIONS BIAXIAUX RENCONTRES LORS DES PROCEDES. UNE CAMPAGNE D'ESSAIS DE SOUFFLAGE SOUS DEBIT CONSTANT D'AIR A AINSI PU ETRE MENEE SUR L'ABS (ACRYLONITRILE BUTADIENE STYRENE), CE QUI NOUS A PERMIS DE METTRE EN EVIDENCE LE CARACTERE VISCOELASTIQUE DE CE MATERIAU AINSI QUE L'IMPORTANCE DE L'EVOLUTION DE LA PRESSION A L'INTERIEUR DE LA BULLE. DE PLUS, LES CONSTANTES DE DIVERSES LOIS DE COMPORTEMENT HYPERELASTIQUES ET VISCOELASTIQUES NON-LINEAIRES ONT ETE IDENTIFIEES AVEC SUCCES A PARTIR DE CES ESSAIS. DANS UN SECOND TEMPS, NOUS AVONS DEVELOPPE UN CODE DE CALCUL PAR ELEMENTS FINIS POUR SIMULER CES PROCEDES, EN Y IMPLANTANT LES LOIS DE COMPORTEMENT PRECEDENTES. LA PARAISON EST MODELISEE PAR DES ELEMENTS FINIS DE MEMBRANE TRIANGULAIRES A TROIS NOEUDS ET LA FORMULATION DU PROBLEME EST DYNAMIQUE. LE CONTACT ENTRE LES PAROIS DU MOULE ET LA PARAISON EST SUPPOSE COLLANT. POUR LA RESOLUTION, NOUS UTILISONS UN SCHEMA D'INTEGRATION TEMPORELLE EXPLICITE. DE PLUS, UN MODULE DE RAFFINEMENT DE MAILLAGE PRENANT EN CONSIDERATION LES CHANGEMENTS DE GEOMETRIE A ETE DEVELOPPE. POUR UNE MEILLEURE PRISE EN COMPTE DU CONTEXTE INDUSTRIEL, IL EST POSSIBLE D'IMPOSER A LA PARAISON UN DEBIT D'AIR PLUTOT QU'UN CHARGEMENT EN PRESSION. DES COMPARAISONS AVEC DES RESULTATS SEMI-ANALYTIQUES ET EXPERIMENTAUX ONT PERMIS DE VALIDER CET OUTIL.
Author: Mustapha Ziane
Author: Mustapha Ziane
Author: Samir Ben Chaabane
Author: Erwan Verron