Simulation numérique des limites d'utilisation des matériaux en pliage par caractérisation et modélisation micromécanique de l'endommagement – SIMENDO

Le projet SIMENDO s'intéresse à la prédiction des limites de formabilité dans le cas d'opérations de pliage et sertissage, au cours desquelles la tôle est pliée sur des rayons de l'ordre voir inférieur à son épaisseur, afin de valider la mise au point numérique des procédés. Les premières applications visent le domaine automobile mais la thématique concerne plus largement le domaine des transports et de l'électroménager. Les matériaux étudiés sont sous forme de tôles, d'épaisseur inférieure au mm pour les applications carrosserie automobile et de quelques mm pour des pièces de structure de type longeron ou rail. Avec l'utilisation des alliages d'aluminium et des aciers à haute limite d'élasticité, qui permettent un allègement substantiel de la caisse en blanc, les opérations de type pliage et sertissage peuvent s'avérer problématiques, avec l'apparition de fissure lors des essais de mise au point des outils. En effet, la validation numérique des outils d'emboutissage utilise classiquement la Courbe Limite de Formage ou CLF mais le domaine de validité de cet outil est restreint à des états de contraintes planes, pour des trajets de déformation proportionnels. Les opérations de type pliage sortent de ce cadre, particulièrement quand le rayon de pliage est petit devant l'épaisseur de la tôle. De plus, dans le cas des alliages d'aluminium à durcissement structural, une évolution significative des propriétés mécaniques est observée dans les mois qui suivent la fabrication de la tôle. En fonction de l'état de maturation de l'alliage, la mise au point des outils peut être invalidée et ce phénomène doit être intégré dans la modélisation. Pour lever ces verrous, l'objectif du projet SIMENDO est la prédiction de critères limite d'utilisation applicables quelque soit l'état de déformation et de maturation des matériaux et quelque soit le procédé, en particulier de type pliage et sertissage. La démarche adoptée part de la caractérisation de l'endommagement, par observation de la distribution des porosités au MEB et par microtomographoe aux rayons X, pour différents trajets de déformation, pour prédire le comportement du matériau au cours d'opération de pliage. Le modèle proposé est fondé sur un couplage entre la viscoplasticité et l'endommagement ductile (approche type Gurson) et sera développé dans un code éléments finis avec une méthode de régularisation non locale. L'identification de la longueur interne sera particulièrement étudiée. Finalement, les limites de formabilité numériques seront validées sur un cas simple de pliage ainsi que sur des pièces industrielles.