Identification du comportement viscoplastique des tôles métalliques par essai de traction biaxiale dynamique sur éprouvette en croix

Wei Liu (1) , Dominique Guines (1) , Lionel Leotoing (1) , Eric Ragneau (1)

1 LGCGM - Laboratoire de Génie Civil et Génie Mécanique

La mise en forme de tôles métalliques met en jeu des phénomènes complexes qui dépendent de nombreux paramètres comme la géométrie des outils, leur température, leur vitesse, … . La simulation numérique est donc un outil intéressant facilitant l’optimisation des gammes de fabrication par la réalisation d’études paramétriques plus rapides et moins coûteuses. Néanmoins, le recours à la simulation numérique nécessite une connaissance précise du comportement élasto-viscoplastique des matériaux constituant les tôles métalliques, comportement généralement déterminé à partir d’essais de traction uniaxiaux. Or, pendant une opération de mise en forme, les tôles sont le plus souvent soumises à des sollicitations biaxiales qui conduisent de plus à des niveaux de déformation bien supérieurs à ceux atteints lors d’un simple essai de traction. De plus, suivant le procédé considéré, des vitesses de déformation dites « intermédiaires » peuvent être atteintes (de l’ordre de quelques dizaines de s-1). L’objectif principal de ce travail est de proposer l’identification du comportement élasto-viscoplastique de tôles métalliques pour des niveaux de déformation et des états de chargements biaxiaux correspondant à ceux réellement rencontrés dans les procédés de mise en forme. Pour cela, un essai rhéologique original de traction biaxiale dynamique permettant d’atteindre des niveaux de déformation de l’ordre de 50s-1 est proposé. Le dispositif expérimental repose sur l’utilisation d’une machine d’essai servo-hydraulique comportant quatre vérins dynamiques indépendants. La principale difficulté réside dans le choix de la forme de l’éprouvette qui, à ce jour, n’est pas standardisée. A partir d’une étude paramétrique basée sur des simulations éléments finis de l’essai de traction biaxiale, une forme dédiée d’éprouvette en croix a été définie. La forme optimale retenue permet d’atteindre des niveaux de déformation plastique équivalente de l’ordre de 40%. Une base expérimentale constituée des mesures d’effort sur les deux axes de l’éprouvette et d’une mesure locale des déformations au centre de l’éprouvette a été établie pour un alliage d’aluminium 5086. Les champs de déformations dans la zone centrale de l’éprouvette sont obtenus par la technique de corrélation d’images. L’identification des paramètres de la loi d’écrouissage isotrope du matériau est ensuite réalisée à partir d’une procédure inverse d’optimisation basée sur une minimisation de l’écart entre les grandeurs expérimentales et simulées des déformations au centre de l’éprouvette.

Mots clés: essais biaxiaux; éprouvette en croix; corrélation d’images; analyse inverse; comportement élasto-viscoplastique

Domaines: Mécanique des matériaux [physics.class-ph]

Wei Liu, Dominique Guines, Lionel Leotoing, Eric Ragneau. Identification du comportement viscoplastique des tôles métalliques par essai de traction biaxiale dynamique sur éprouvette en croix. Matériaux 2014, Nov 2014, Montpellier, France. 2014. ⟨hal-01151166⟩