Objectifs :

Recherche et Développement C.Magny / 1

Commission Française d ’EmboutissageCommission Française d ’Emboutissage19 octobre 200019 octobre 2000

Objectifs : • Établir des lois de comportement en frottement plus complexes que la simple loi de Coulomb

• Valider l’intérêt de l’implémentation de ces lois dans les codes de simulation numérique(critère : amélioration de la qualité des résultats numériques)

Club Frottement et Simulation numérique



Participants :

Industriels

• Corus• ESI/Dynamic Software

• Ocas/Sidmar • Pechiney

• PSA Peugeot Citroën• Snecma

• Usinor (Sollac - Cockerill)

Universités • École des Mines d’Albi

• École des Mines de Paris • INSA Lyon

• IUT Besançon / LMA• LMA (CNRS)

• TNO• Twente University



Étape n° 1 - Essais expérimentaux• Réalisation d’essais tribologiques

(IUT Besançon - Pechiney - Sollac - Cockerill)• Réalisation d’une pièce simple sensible au frottement

(RDCS)

Étape n°2 - Simulation numérique• Validation de la loi de comportement mécanique retenue• Implémentation des lois de frottement évolutives

(Tous)

Étape n°3 - Validation

Démarche :



Étape n°1 :

• Un produit : Acier galvanisé• Un lubrifiant : Huile Quaker 6130

• Deux paramètres :• Pression• Vitesse de glissement

Chaque partenaire utilise ses propres méthodes pour déterminer les coefficients de frottement (appareil, outil et procédure)

Éviter les difficultés du Club Grippage



Étape n°2 :

4 logiciels éléments finis commerciaux

• ABAQUS (RDCS)

• AUTOFORM (LEDEPP)

• MARC (CRV Pechiney)

• OPTRIS (PSA et ESI/Dynamic Software)

• ainsi que quelques logiciels maisons …



Étape n°3 :

• Validation de l’intérêt des lois de frottement évolutives sur une ou plusieurs pièces plus ou moins complexes



Étape n°1 : Essais de frottement

• En dépit de différences significatives du point de vue quantitatif entre les résultats expérimentaux, tous les essais réalisés conduisent aux mêmes tendances :

• Effet significatif de la pression• Effet faible de la vitesse de glissement

• L’expression finalement adoptée pour décrire la loi de frottement évolutive est la suivante :

d

ggc

0 0VV.PP

baµ

avec Po égale à 10-2 or 10-3

et Vgo / µ = µstatique lorsque Vg = 0



Étape n°1 : Essais de d’emboutissage

Réalisation d’un godet cylindrique lubrifié à l’aide d’un film plastique huilé (l’objectif étant de minimiser le frottement)

Strain distribution(polymeric film + oil)

-60

-40

-20

0

20

40

60

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

Distance to the cup center (mm)

E1

,E2

(%

)

E1 à 0°

E2 à 0°

E1 à 45°

E2 à 45°

E1 à 90°

E2 à 90°

Punch load evolution(polymeric film + oil)

0

3

6

9

12

0 20 40 60 80

Punch stroke (mm)

Pu

nc

h L

oa

d (

da

kN

)



Étape n°1 : Caractéristiques mécaniques

Loi de comportement de l’acier galvanisé

• Coefficient de Lankford : r0 , r45 et r90

• Loi de comportement :

6P6

5P5

4P4

3P3

2P2P10 aaaaaaa

Essais Colt (LEDEPP)



Étape n°1 : Bilan et Actions futures

Lois de frottement évolutives

• Détermination expérimentale du coefficient de frottement statique(CEMEF - IUT Besançon)

• Simulation numérique d ’une transition µstatique à µdynamique par le LMA

Marseille (rôle de µstatique en mise en forme par emboutissage)

• Détermination des coefficients de la loi (a, b, c et d)

• Extrapolation des domaines de validité des lois



Étape n°2 : Validation de la loi de comportement de l ’acier

Exemple : OPTRIS

• µ = 0.01Distribution des

déformations (0°)

Distribution des déformations (45°)

Déformations mineuresDéformations majeures

Résultats expérimentaux

Résultats numériques



Étape n°2 : Validation de la loi de comportement de l ’acier

Exemple : Autoform

• µ = 0.01

For

ce (

kN)

20

40

60

80

100

120

0

Course poinçon (mm)10 20 30 40 50 60 70 800

Expérience

µ =0.01

Autoform

1 0° exp.1 45° exp.1 90° exp.1 0° sim.1 45° sim.1 90° sim.

2 0° exp.2 45° exp.2 90° exp.2 0° sim.2 45° sim.2 90° sim.

Déf

orm

atio

n

0.2

0.4

0.6

- 0.2

- 0.4

- 0.6

0.0

0 20025 50 75 100 125 150 175

Abscisse curviligne (mm)

µ = 0.01

2 0° (sim. et exp.)








Étape n°2 : Bilan et actions futures

Loi de comportement de l ’acier galvanisé

• Résultats tout à fait satisfaisants avec la loi polynomiale



Étape n°3 : Actions futures

• Implémentation de la loi dans les codes de simulation disponibles

• Comparaison entre les résultats numériques µCoulomb, µévolutif et

l’expérience.

Objectifs :

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