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Formulation multi-champs avec changement de repère temporel pour la simulation des procédés stationnaires

Formulation multi-champs avec changement de repère temporel pour la simulation des procédés stationnaires

...

Proposition de thèse

Spécialité

Mécanique numérique et Matériaux

Ecole doctorale

SFA - Sciences Fondamentales et Appliquées

Directeur de thèse

FOURMENT Lionel

Co-encadrant

MONTMITONNET Pierre

Unité de recherche

Centre de Mise en Forme des Matériaux

Contact
Date de validité

01/10/2019

Site Webhttp://www.cemef.mines-paristech.fr/sections/formations/doctorats/pour-postuler/these-cemef-4186
Mots-clés

Formulation Multi-champs, Formulation Mixte, Contact, Méthodes de Couplages, Intégration temporelle, Méthode des Eléments Finis

Contact, Finite elements

Résumé

La simulation des procédés de mise en forme où la déformation est imposée de manière très progressive nécessite de nombreuses opérations de mise en forme, qui se traduisent par de nombreux incréments de calcul lors de leur simulation numérique. Lorsque le procédé est stationnaire, il est possible de réduire grandement les temps de calcul en recherchant directement cet état stationnaire.

Le calcul direct de cet état permet de réduire les temps de calcul par un facteur compris entre dix et vingt. La géométrie du domaine stationnaire ?( ), donnée par une équation de stationnarité V( ).n( ) = 0 en tout point de la frontière libre devient alors une inconnue supplémentaire du problème. Le couplage entre le problème mécanique et la recherche du domaine stationnaire est réalisé par un algorithme de point fixe.
Cette méthode a été récemment développée au sein du logiciel FORGE® pour une utilisation par un grand nombre de partenaires industriels. Toutefois, elle ne converge pas sur tous les problèmes.

Ce projet de recherche se place dans ces circonstances. Il a pour objectif de formuler rigoureusement toutes les équations du problème multi-champs et leurs termes de couplage pour une résolution directe du problème. Le développement d'une formulation multi-champs originale et adaptée à un formalisme eulérien (vitesse) constitue ainsi le principal défi de ces travaux.
Un autre verrou à l'utilisation de ce logiciel en stationnaire se présente lorsque le nombre de passes est très grand. Une méthode originale de « réduction de la longueur» du domaine d'étude dans l'intercage devrait permettre de réduire ces temps à des valeurs plus conformes aux attentes.
Enfin, le projet comprend l'étude d'autres modes d'initialisation de la méthode de point fixe et une amélioration de l'algorithme d'intégration temporelle utilisé pour les lois de comportement avec effet d'histoire, telles que la lois élasto-viscoplastique.

...

Contexte

La simulation numérique des procédés de mise en forme des métaux a atteint sa maturité pour un grand nombre de procédés, ce que traduit l'utilisation extensive du logiciel FORGE® - un leader mondial pour la simulation du forgeage - dans l'industrie.

Pour certains procédés comme le laminage ou le filage, les calculs incrémentaux s'avèrent beaucoup trop longs pour une utilisation en bureau d'étude ; la simulation d'une trentaine de passes de laminage peut nécessiter plus d'un mois de calcul sur des ordinateurs hautement parallèles.

Ce travail de thèse s'inscrit donc dans le cadre d'un projet de recherche financé par plusieurs industriels français dans l'objectif de diminuer les temps de calcul pour les procédés présentant une partie stationnaire.

Encadrement

Autre encadrant: MOCELLIN Katia

Profil candidat

Mathématiques Appliquées, Méthodes Numériques, Mécanique Numérique, Mécanique, Programmation (C++ & Fortran)

...

Objectif

Résolution directe et couplée du système multi-champs des équations de problèmes stationnaires.

Références

• Ripert, U. (2014). Méthode itérative de recherche de l'état stationnaire des procédés de mise en forme: application au laminage (Doctoral dissertation, Paris, ENMP)
• Ripert, U., Fourment, L., & Chenot, J. L. (2015). An upwind least square formulation for free surfaces calculation of viscoplastic steady-state metal forming problems. Advanced Modeling and Simulation in Engineering Sciences, 2(1), 15.
• Arora, S., & Fourment, L. (2018, May). A nodally condensed SUPG formulation for free-surface computation of steady-state flows constrained by unilateral contact-Application to rolling. In AIP Conference Proceedings (Vol. 1960, No. 1, p. 090003). AIP Publishing.

Type financement

Contrat de recherche

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