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Étude expérimentale et modélisation du fluotournage d'aciers hautes performances : des lois de comportement aux critères d'endommagement

Étude expérimentale et modélisation du fluotournage d'aciers hautes performances : des lois de comportement aux critères d'endommagement

Proposition de thèse

SpécialitéMécanique numérique et Matériaux
Ecole doctoraleSFA - Sciences Fondamentales et Appliquées
Directeur de thèseMOCELLIN Katia
Co-directeur de thèseBOUCHARD Pierre-Olivier
Unité de rechercheCentre de Mise en Forme des Matériaux
Contact
Site Webhttp://www.cemef.mines-paristech.fr/sections/formations/doctorats/pour-postuler/these-cemef-2017-etude6477
Mots-clésComportement mécanique, plasticité, endommagement, fluotournage
RésuméMBDA, fabricant Français de systèmes de missiles, utilise toute sorte de technologies pour apporter de la valeur ajoutée dans les composants fabriqués. Le fluotournage est l'un des procédés atypiques auxquels s'intéresse MBDA. Ce procédé permet de réaliser des tubes de fine épaisseur, d'une qualité de surface intéressante ainsi que d'une bonne précision, tout en alliant de très bonnes propriétés mécaniques.

La mise au point de nouveaux produits (nouvelles géométries ou nouveaux matériaux) passe par de nombreux essais coûteux sans être sûr que les jeux de paramètres identifiés soient les meilleurs. Cette façon empirique de mise au point, bien qu'apportant des réponses adéquats à des questions de fabrication, n'est pas satisfaisante tant d'un point de vue technique qu'industriel.

De manière à optimiser le procédé et à trouver les bons paramètres procédé en fonction des matériaux étudiés, il est important de pouvoir simuler le procédé plutôt que de réaliser de nombreux essais. A terme, de telles simulations permettraient d'obtenir les paramètres de fabrication optimum rapidement, d'évaluer l'impact sur la qualité finale de la pièce de certains paramètres de fluotournage et de prédire l'apparition de défauts en cours de fabrication.
ContexteCes travaux de thèse visent à mieux comprendre les mécanismes de déformation et d'endommagement lors du fluotournage au sein des matériaux mis en forme. Un ou deux alliages seront choisis au sein d'une famille de matériaux assez vaste étudiée chez MBDA : aciers inox à précipitation ou austénitiques, maraging, aciers de type 35NCD16 ou 15CDV6, alliages d'aluminium 2000, 5000, 6000, 7000, alliages de titane, inconel.

Une approche pluridisciplinaire, associant caractérisation matériau pour des trajets de chargement complexes, définition de lois de comportement adaptées, propositions de critères de rupture, modélisations par éléments finis ainsi qu'expérimentations sur banc d'essai de fluotournage instrumenté (CEMEF) et validation sur machine de fluotournage industrielle (MBDA) sera développée dans le cadre de la thèse.
EncadrementThèse CIFRE encadrée par P.-O. Bouchard, E. Massoni, K. Mocellin pour le CEMEF et F. Frascati pour MBDA
Profil candidatDiplômé d'une école d'ingénieur ou titulaire d'un Master2, le candidat devra posséder des compétences en mécanique des matériaux métalliques et en métallurgie. Il devra également présenter un goût prononcé pour l'expérimentation, l'observation et l'analyse par des techniques expérimentales de pointe. Des connaissances dans le domaine de la modélisation numérique sont fortement souhaitables. Son dynamisme, sa rigueur, sa capacité à travailler en équipe dans un contexte multidisciplinaire et ses compétences en anglais seront également des qualités importantes pour la sélection.
ObjectifLes objectifs finaux de cette thèse sont :
• de définir une loi de comportement pertinente des matériaux étudiés, tenant compte des mécanismes de déformation, des phénomènes d'auto-échauffement, des conditions de fluotournage (contact, plusieurs passes, refroidissement…) ainsi que d'identifier un critère de rupture adapté à ce procédé ;
• de mettre au point une méthode expérimentale fiable de détermination des lois de comportement pour la simulation numérique du fluotournage et des paramètres des critères de rupture ;
• de développer un modèle numérique de simulation du fluotournage sur la base des configurations MBDA ;
• d'étudier la pertinence des modèles développés sur la base du banc de fluotournage instrumenté du CEMEF, puis valider ces modèles sur des cas de fluotournage industriels ;
• de proposer une méthode de détermination théorique de la fluotournabilité de métaux (propriétés à connaître pour évaluer la possibilité de fluotourner un matériau) et sélectionner des essais de caractérisation des matériaux après fluotournage.
Références...
Type financementConvention CIFRE

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