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Conference papers

Utilisation de l’approche CEL pour la simulation numérique du micro-usinage d’un matériau en cuivre

Résumé : Le nombre de microsystèmes comme par exemple les micro-capteurs dans le domaine de l’électronique sont en pleine expansion. La fabrication de tels systèmes nécessite des procédés adaptés comme le micro-usinage. Dans ces procédés, les outils de coupe ont une taille d’environ 50µm et sont très sensible durant l’usinage à la microstructure. En eff et, certains auteurs ont observé sur la coupe orthogonale d’un monocristal de cuivre une fluctuation des efforts de coupe quasi-périodique induite par le changement d’orientation cristallographique contrôlé par la rotation de l’échantillon. Les grandeurs physiques comme l’effort de coupe ou la température influence la durée de vie de l’outil sont difficiles à mesurer à cette échelle. C’est pourquoi certains chercheurs s’orientent vers la simulation numérique par élément finis qui permet d’estimer la distribution et l’évolution de ces grandeurs physiques. Différentes stratégies ont été menées dans la littérature. Certaines utilisent un modèle de plasticité cristalline pour simuler la coupe orthogonale d’un polycristal de titane représenté par un maillage lagrangien. Cette approche combine également un modèle d’endommagement pour former le copeau. Comme toutes simulations par éléments finis de l’usinage réalisées avec un maillage lagrangien, la distorsion des éléments est problématique car elle peut conduire à l’arrêt du calcul. Il existe cependant des solutions alternatives pour limiter ce problème comme par exemple l’approche ALE (Adaptative Lagrangian Eulerian). Il est possible avec cette approche d’imposer des conditions aux limites eulériennes pour simuler « l’écoulement de la matière » à travers le maillage. Des chercheurs l’ont utilisé pour modéliser le micro-usinage avec un modèle de plasticité cristalline. Le copeau se forme par des déformations plastiques sévères. Cependant, la surface libre du matériau à usiner, représentée par une frontière « mixte » (lagrangien-eulérien), déforme le maillage et peut conduire à des distorsions. Une approche originale élimine complètement ces distorsions et utilise un maillage eulérien pour représenter « l’écoulement » de matière à usiner et un maillage lagrangien pour l’outil. Cette approche nommée CEL (Coupled Eulerian-Lagrangian) est disponible dans le code ABAQUS. Néanmoins, la technique CEL n’a pas encore été appliquée avec un modèle de plasticité cristalline pour simuler le micro usinage. Le but ce travail est l’utilisation de l’approche CEL pour simuler le micro-usinage d’un matériau en cuivre dans diverses conditions afin d’évaluer l’influence de la microstructure sur les efforts de coupe et la température sur l’outil et d’analyser la microstructure générée dans le copeau sans être gênée par la distorsion d’éléments. Un modèle de plasticité cristalline combiné à un modèle MTS (Mechanical Threshold Stress) pour d´écrire le comportement du cuivre a été implémenté dans une subroutine VUMAT.
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https://hal.univ-lorraine.fr/hal-03375740
Contributor : Gael Le Coz Connect in order to contact the contributor
Submitted on : Wednesday, October 13, 2021 - 9:06:24 AM
Last modification on : Friday, November 19, 2021 - 12:09:42 PM

File

Boubakri (cfm2019).pdf
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Identifiers

  • HAL Id : hal-03375740, version 1

Citation

Chokri Boubakri, C. Wolff, Mohammed Nouari, Abdelhadi Moufki, Laurent Dubar, et al.. Utilisation de l’approche CEL pour la simulation numérique du micro-usinage d’un matériau en cuivre. Congrès Français de Mécanique (CFM 2019), Aug 2019, Brest, France. ⟨hal-03375740⟩

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