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RÉPUBLIQUE ALGÉRIENNE DÉMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTÈRE DE L’ENSEIGNEMENT SUP

RÉPUBLIQUE ALGÉRIENNE DÉMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTÈRE DE L’ENSEIGNEMENT SUPÉRIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITE FERHAT ABBAS SETIF Mémoire Présenté à la faculté des Sciences de l’Ingénieur Département d’Optique et de Mécanique de Précision Pour l’obtention du diplôme de MAGISTÈR Option : Mécanique appliquée Par KHIRANI DALEL Thème Répartition des déformations en étirage- pliage et leurs effets sur le retour élastique Soutenu publiquement le : 10 / 05 / 2010, devant le jury composé de : R.LOUAHDI Prof.à l’université Farhat Abbas de Sétif ………..Président A.SOUALEM Mc ; à l’université Farhat Abbas de Sétif……. Rapporteur EL. OUAKDI Mc ; à l’université Farhat Abbas de Sétif …… Examinateur S.BOUZID Prof.à l’université Farhat Abbas de Sétif ………Examinateur Pr .S.BOUZID A ma famille K Kh hi ir ra an ni i D Da al le el l Remerciement e travail présenté dans ce mémoire a été effectué au département d’optique et mécanique de précision – laboratoire des Matériaux Métalliques -. out d’abord je remercie Dieu pour m’avoir donner le courage et la volonté pour achever ce travail e tiens à remercier profondément mon encadreur Dr.Soualem Azedine pour avoir dirigé cet mémoire. Je tiens particulièrement à le remercier pour sa grande et constante disponibilité, la qualité de ses conseils, sa qualité humaine et la confiance qu’il m’a donné durant ce travail. e remercier Dr. El hadj Ouakdi et M. Frouk Benali, pour leurs conseils leurs orientations durant mon étude es vifs remerciements vont aux membres de jury pour avoir accepter de juger mon présent travail. e tiens également à remercier tous les personne qui ont participé de prés ou de loin à l’accomplissement de ce travail et qui ils soient sincèrement remercié. Table des matières Table des matières Introduction générale...................................................................................... 1 1 Chapitre I. LA MISE EN FORME DES TOLES I.1 Généralités sur la mise en forme des métaux.................................................... 3 I.1.1 Généralités sur l’emboutissage. ..................................................................... I.1.2. Mise au point des opérations d’emboutissage ............................................ 9 I.1.3. Difficultés du procédé d’emboutissage………………………………… 10 I.1.4. Outillage ……………………………………………………….……….… 10 I.1.4.1. Caractéristique et importance des dimensions des outils …..……….. 11 I.1.4.2. Rayon du poinçon rp ……………………………………………………. 12 I.1.4.3. Rayon de matrice rm.............................................................................. 12 I.1.4.4 Jeu entre poinçon et matrice………………………...…………………. 12 I.1.4.5. Serre-flan ………………………………………………………………….. 12 I.1.5 Tolérances dimensionnelles …………………………………….………….. 13 I.1.6 Type d’emboutissage …………………………………………………………….. 13 I.1.7 La courbe limite de formage ………………………………………………….. 15 I.1.8. Etude des contraintes et déformation dans l’emboutissage …………….. 16 I.1.9 Influence de la structure des tôles minces sur leurs emboutissabilité………. 19 I.1.9.1. Influence de la taille des grains ……………………………….…….. 19 I.1.9.2. Influence de la texture cristallographique…………………………….. 20 I.1.9.3 Influence du coefficient d'anisotropie……………………………………… 21 I.1.9.4 Influence du coefficient d'écrouissage ………………………………….. 21 I.2. pliage………………………………………………………………………………………. 22 I.2.1. Principe ……………………………………………………………………………. 22 I.2.1.1 Pliage à l'aire……………………………………………………………..… 22 I.2.2 Déformation plastique………………………………………………………..…… 23 I.2.3 Le retour élastique ……………………………………………………….… 24 I.2.4 La résolution du problème ……………………………………………….………. 27 I.3. Emboutissage (pliage – étirage) en U……………………………………………..…. 28 Table des matières 1.4 Critères de plasticité…………………………………………………………….……… 29 1.4.1 Critère de Tresca …………………………………………………………….. 29 1.4.2 Critère Von Mises ……………………………………………………….... 29 2 Chapitre II. Aspects physiques du comportement des tôles métalliques II.1. Introduction......................................................................................................... 31 II.2. Défauts en mise en forme des tôles métalliques :…………………………........... 31 II.2.1 Retour élastique …………………………………………………………………. 31 II.2.2 Striction.................................................................................................. .. 36 II.2.3 Plissement…………………………………………………………………………. 38 II.3. Caractérisation du comportement des tôles métalliques………………………….. 39 3 Chapitre III. Retour élastique. III.1.Introduction......................................................................................................... 41 III.2. le retour élastique ......................................................................................... … 42 III.2.1. Définition …………………………………………………………………….……. 42 III.2.2 calcul du retour élastique ………………………………………………….…… 44 III.2.3. Les paramètres influençant le retour élastique …………………………...... 47 III.2.3.1. Les paramètres du processus……………………………………. 47 III.2.3.1.1. Le dégagement……………………………………………………… 47 III.2.3.1.2. Le cœfficient de frottement…………………………….…….…... 49 III.2.3.1.3. La température …………………………………………………….. 51 III.2.3.1.4. Le rayon de courbure ……………………………………………. 53 III.2.3.1.5. La force de serrage (BHF)……………………… ………………. 54 III.2.3.2. Les paramètres de matériau ………………………………………… 59 III.2.3.2.1. L'épaisseur…………………………………………………………… 59 III.2.3.2.2. La limite élastique ………………………………………………… 60 III.2.3.2.3. Le module de Young ………………………………………………. 61 III.2.3.2.4. Anisotropie ……………………………………………………… 63 4 Chapitre IV. ETUDE DU RETOUR ELASTIQUE IV.1 Introduction ……………………………………………………………………… 66 IV-2 paramètres de l'expérience …………………………………………………... 66 Table des matières IV-3. Essai de mise en forme………………………………………………….… 67 IV-3.1 matériau choisi…………………………………………………………… 67 IV. 3.2. Essai d'étirage sur la machine de traction……………………………. 70 IV.3.3. Résultats et interprétation ………………………………………… ….. 71 IV.3.4.. Mesure angulaire du retour élastique………………………….............. 79 IV.3.5.Effet de la force de serrage sur le glissement……………………………. 81 IV.3.6. Effet de la force de serrage et le rayon de courbure sur les déformations 1 , 2 et 3…………………………………………………………….... 83 IV.3.7. L’effet de la largeur sur le retour élastique ………………………………. 87 IV .4 La simulation numérique du procédé d’emboutissage ………………….. 88 IV.4.1 : Choix du code éléments finis pour la simulation du procédé d’emboutissage……………………………………………………… 88 IV.4.2 Position du problème ………………………………………………..…..... 90 IV.4.3 Données mécaniques………………………………………………………… 94 IV.4.4 Données géométriques ……………………………………………………. 95 IV.4.5 Simulation numérique ……………………. …………………………….. 95 IV.4.6 Distribution des contraintes et des déformations …………………. 95 IV.4.7 La distribution des déformations………………………………………. 97 IV.4.8 Evolution des déformations ……………………………………………….. 101 IV.4.9 Simulation du retour élastique……………………………………………….. 105 CONCLUSION ET PERSPECTIVES : Conclusion et Perspectives........................................................................................... 109 BIBLIOGRAPHIE Bibliographie ................................................................................................................ 111 I INTRODUCTION GENERALE 1 Introduction Générale La transformation des tôles mécaniques en produits finis a une importance considérable dans de nombreuses industries telles que la construction mécanique, l’automobile ou l’aéronautique. Le déchirement prématuré de la tôle lors de la mise en forme ( emboutissage, pliage) est l’un des grands problèmes posés actuellement au niveau de l’industrie mécanique. Les scientifiques et les industriels cherchent donc toujours les meilleures conditions pour lesquelles l’aptitude à la déformation peut aller à son tour maximum afin de minimiser les rebuts. L'emboutissage, et plus généralement, tous les procédés d'obtention de pièces manufacturées par déformation des matériaux métalliques sont des procédés largement utilisés en fabrication mécanique et qui progressent technologiquement sans cesse pour s'accaparer des nouveaux marchés. Les intérêts économiques et technologiques de l'emboutissage sont indéniables : grandes cadences de production, qualité géométrique et mécanique des pièces et faible taux de chutes. La difficulté de mise en œuvre de ce procédé est liée, quant à elle, à la sensibilité du processus de mise en forme aux nombreux paramètres de production. De ce fait, la mise au point de l'opération est parfois longue et coûteuse. Elle est encore effectuée dans les entreprises par une méthode d'essais - erreurs qui montre rapidement ses limites tant sur le plan économique que sur le plan de la capitalisation de l'expérience. Dans le cadre des laboratoires de recherche, les simulations numériques par la méthode des éléments finis sont utilisées pour traiter les différents problèmes afférents au problème de la mise en forme. A cet effet, de nombreux modèles ont été développés pour traiter les problèmes inhérents à la mise en forme : comportement élasto-visco- plastique du matériau, retour élastique, localisation, plissement… Le retour élastique est le changement dimensionnel de la partie formée après la suppression de l’outil, il résulte par le changement des déformations produites. Ceci a comme conséquence le composant formé étant hors de la tolérance et peut créer des problèmes dans l’assemblage ou l’installation, donc la prévision précise du retour élastique est impérative pour la conception robuste de l’outillage. Dans ce travail nous avons étudié l’influence de la force de serrage du serre flans et le rayon de courbure de la matrice sur les déformation 1 , 2 , 3 dans différentes zones de I INTRODUCTION GENERALE 2 l’éprouvette, et aussi l’influence de ses derniers sur le retour élastique comme nous avons aussi étudier et montrer, par une simulation numérique d’emboutissage ( étirage-pliage) en utilisant le code de calcul ABAQUS, la distribution des contraintes et l’évolution des déformations logarithmiques dans des différentes zones de la tôle (éprouvette) . Le plan de rédaction de la thèse est le suivant : Le déroulement de notre travail se divisé en quatre chapitre : Le premier chapitre présente les procèdes de la mise en forme puis quelque exemples concernant ces procédés, traités par l’analyse numérique, sont montré ainsi que la formabilité des tôles, les critères de plasticité sont présenté. Le deuxième chapitre présente les défauts en mise de forme. Ces derniers se résument au retour élastique, striction, et plissement, comme nous avons présenté aussi dans ce chapitre la caractérisation du comportement des tôles métalliques. Le troisième chapitre nous présentons quelques travaux expérimentaux sur le retour élastique et les paramètres qui l’influent. Pour le dernier chapitre nous détaillons la procédure expérimentale, l'analyse et l'interprétation des résultats obtenus Ce travail sera finalisé par une conclusion générale précisant ainsi les résultats obtenus. Chapitre I LA MISE EN FORME DES TOLES 3 I.1 Généralités sur la mise en forme des métaux : Il existe trois voies principales de mise en forme selon l’état de départ du matériau métallique (le moulage, le façonnage et le frittage). La Figure (I.1) récapitule les principaux procédés de mise en forme des métaux utilisés actuellement. Parmi les techniques de formage sans enlèvement de matière des métaux en feuilles on trouve le procédé d'emboutissage. Il est l’un des procédés de mise en forme des tôles minces le plus ancien et le plus répandu dans le milieu industriel [Fel00]. Figure . I.1. Principaux procédés de mise en forme des matériaux métalliques. [Fel00] I.1.1 Généralités sur l’emboutissage : Emboutir : « Travailler une plaque de uploads/Geographie/ pliage-en-air.pdf