Résumé:
L’hydroformage est un procédé de fabrication largement utilisé pour la mise en
forme de pièces tubulaires ou sous forme de tôles de faibles épaisseurs. Il possède de
nombreux avantages qui le rendent très intéressant pour plusieurs domaines industriels
comme l’aéronautique, l’automobile, l’électroménager … L’objectif de ce travail est de
contribuer à l’étude et à la simulation numérique de ce procédé. Le formage
hydromécanique a été choisi parmi les différents procédés d’hydroformage. Ce procédé
met en jeu des phénomènes complexes. Pour modéliser et simuler ce procédé, il faut
non seulement décrire le procédé lui-même (géométrie, action des outils sur la pièce,
thermique ...), mais aussi de prendre en compte le comportement rhéologique du
matériau mis en forme, ses limites de formabilité, l’écoulement du fluide sous pression
et l’interaction fluide-structure.
Les simulations classiques du procédé de formage hydromécanique supposent
que la pression du fluide dans la cavité est généralement donnée par des courbes
expérimentales, et que l'écoulement du film fluide, entre la tôle et la matrice, est souvent
négligé. Cependant, peu de recherches sont réalisées sur les effets de l’écoulement du
fluide et son interaction avec la structure. D’un point de vue pratique, l’action du
poinçon sur le fluide dans la cavité génère un film fluide lubrifiant au niveau de la zone
de contact matrice-tôle. Ce mécanisme de lubrification a été détaillé et expliqué
rigoureusement dans ce travail. Trois régimes de lubrification sont distingués, à savoir,
limite, mixte et hydrodynamique. Par hypothèse, un comportement hydrodynamique du
film fluide lubrifiant est considéré. Ce comportement est modélisé analytiquement à
partir de l'équation classique de Reynolds. La distribution de la contre-pression du
fluide dans la cavité de la matrice est ainsi modélisée à partir de la variation du volume
du fluide dans la cavité. Ces deux modèles ont été implémentés dans le code de calcul
ABAQUS/Explicit au moyen du sous-programme VDLOAD sous une extension
Fortran. Deux matériaux de la tôle sont utilisés dans la modélisation numérique ; le
premier est l’acier de haute résistance E275 pour valider l’approche numérique par
rapport à des résultats expérimentaux ultérieurs, le deuxième est un alliage d’aluminium
commercial AA5086 pour étudier l’influence de la force de serrage sur la formabilité.
L’analyse comparative des résultats numériques et expérimentaux a montré que
le modèle proposé décrit fidèlement les différents phénomènes mis en jeu et que la
simulation numérique est capable de donner des résultats proches de la réalité.
L’influence de la force de serrage et de la pression du fluide sur la formabilité de la tôle
métallique a été investiguée. Un choix approprié de la force de serrage permet de
réduire la déformation dans la tôle et prévenir le risque de rupture.
