Note publique d'information : Les modèles de COULOMB et de TRESCA sont insuffisants pour décrire correctement le
frottement à l'interface entre le lopin et l'outil durant une opération de forgeage.
Apres avoir montré l'influence du frottement sur la simulation par la méthode des
éléments finis, il est exposé le modèle de la vague plastique formalise avec les théorèmes
des lignes de glissement et de la borne supérieure. Ce modèle a été étendu à un modèle
de lubrification mixte en prenant en compte la contribution hydrostatique du fluide
emprisonné entre la vague plastique du lopin et l'aspérité de l'outil. Après l'énumération
des différentes méthodes expérimentales pour la caractérisation du frottement, il
est présenté une description de l’outil dynamométrique et de la manipulation expérimentale
qui ont été mis au point pendant ce travail de recherche. En s'appuyant sur des exemples
simples, il est montre à quel point la simplicité de la mise en équation d'un problème
inverse est opposée aux difficultés de la résolution à partir de mesures expérimentales
entachées d'erreurs. Il est ensuite exposé deux méthodes inverses, la première étant
sur les coefficients des polynômes d'approximation des contraintes de surface, la
seconde étant sur la répartition des contraintes de surface sur chaque couronne de
l'outil (méthode des moindres carrés avec une régularisation spatiale en dérivées
premières et/ou secondes). Enfin, à partir des résultats expérimentaux des déformations
élastiques de l'outil dynamométrique et en se servant des méthodes inverses, les contraintes
normales et tangentielles de surface expérimentales obtenues lors de l'écrasement
de lopins cylindriques sont présentées.
Note publique d'information : The COULOMB-AMONTON friction law and the TRESCA constant shear model are not sufficiently
accurate to predict the friction stress between a die and a workpiece for bulk forming
processes simulation. Once the influence of the friction law on finite element modelling
is demonstrated, the wave theory is discussed with the upper bound method and the
slip lines theory. Then, this friction model is improved for the mixed lubrication
regime with a hydrostatic balance of the fluid trapped between the plastic wave of
the workpiece and the tool asperity. After a review of the existing experimental methods
used for the friction force evaluation, a design of an original dynamometric tool
and of experimental tests are presented. In order to show the real problems of the
inverse methods applied to numerical values with experimental errors, some simple
analytical cases of contact with normal and shear stress are presented. Next, two
inverse methods are compared, the first one approximates the surface stresses with
polynomial functions and the second one is based on constant stress distributions
on small rings coupled to a space smoothing of the first and second derivatives. These
inverse techniques are applied to the elastic strain measured in the tool from which
the friction stress and the normal stress of the tool on the workpiece are deduced
for different upsetting of aluminum cylinders.
paprika.idref.fr
data.idref.fr
Documentation
