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Abbass TOUFAYLI - Soutenance de thèse MINES ParisTech

Abbass TOUFAYLI

Modélisation du grenaillage et de son impact sur l'état de surface final des pièces forgées

Titre anglais : Shot peening of heterogeneous microstructure: Numerical modeling and influence on fatigue properties
Date de soutenance : 22/05/17
Directeurs de thèse : Pierre-Olivier BOUCHARD, Marc BERNACKI

Mots clés en français : Grenaillage,forgeage,analyse inverse,éléments finis,contraintes résiduelles,rugosité
Mots clés en anglais : Shot Peening,Forging,inverse analysis,finite element,residual stress,surface roughness

Résumé de la thèse en français
Dans ces travaux, la modélisation du grenaillage de précontrainte d'une pièce forgée est étudiée afin de déterminer les propriétés de surface (géométriques et mécaniques) résultantes pouvant impacter sa durée de vie. Le procédé de grenaillage permet en effet d'améliorer l'état de surface et d'augmenter les propriétés en fatigue des pièces forgées, notamment au travers de contraintes résiduelles surfaciques de compression. Un nouveau modèle 3D par éléments finis a été développé dans le logiciel Forge ® afin de simuler le grenaillage de précontrainte multi-impact sur une bielle moteur forgée tout en tenant compte de l'état initial provenant du procédé de forgeage. Le but de ce modèle est d'analyser l'influence de différents paramètres liés au procédé (répartitions des impacts, taux de recouvrement et intensité d'Almen) ou liés aux propriétés des pièces forgées (état initial de la surface) sur la géométrie finale de la surface (rugosité) et sur les champs mécaniques (contraintes résiduelles, déformations plastiques, ...) résultants. Pour atteindre cet objectif, une procédure originale a été développée pour identifier le comportement du matériau pour des vitesses de déformation aussi élevées que celles atteintes au cours du grenaillage (~106 s-1). Une méthodologie par analyse inverse a ainsi été mise en place sur la base d'essais de chocs unitaires. Il a ensuite été possible, grâce à l'analyse d'éprouvettes grenaillées avec différentes intensités d'Almen, de définir une relation entre cette intensité d'Almen (couramment utilisée par les grenailleurs) et les paramètres d'entrée du modèle numérique (vitesse et diamètre des billes). Le modèle ainsi défini a permis de simuler deux configurations de grenaillage testées industriellement. Les résultats obtenus en termes de rugosité et de profil de contraintes résiduelles sont plutôt en bon accord avec les résultats expérimentaux. Le modèle numérique a permis par ailleurs d'étudier l'influence de différents paramètres sur les conséquences du grenaillage : influence de la répartition des impacts, du taux de recouvrement ou encore de la rugosité initiale de la surface grenaillée.

Résumé de la thèse en anglais
A faire!!!

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