Asymmetrical roll bending process study : dynamic finite element modeling and experiments

Résumé

Le procédé de roulage est une technique efficace pour former des tôles à la courbure désirée en utilisant des rouleaux de formage. Ce type de procédé de formage de métal en feuille est l'une des techniques les plus utilisées pour la fabrication de formes creuses axisymétriques. En outre, ce processus commence à être sérieusement pris en considération par les industries pour produire de grandes pièces épaisses, comme la forme conique d’une couronne d'une roue de turbine Francis ou de celle de la tour d'une éolienne. A cause des nombreux paramètres du procédé, réduire la force de flexion et améliorer la précision de la forme finale sont des défis importants pour le cintrage. Par conséquent, l'objectif principal de cette recherche est de trouver des stratégies pour réduire les forces de formage et d’améliorer la qualité finale de la pièce en utilisant des méthodes numériques et expérimentales. Dans cette thèse, un modèle 3D dynamique par éléments finis (FE) d'un processus de formage par roulage asymétrique est développé en utilisant le logiciel Ansys/LS-Dyna. Les résultats des simulations sont ensuite comparés aux expériences réalisées avec des tôles instrumentées et une machine de roulage. Les paramètres qui influencent la précision de la forme finale, c’est-à-dire les forces de flexion et les contraintes résiduelles laissées dans la plaque formée, ont été étudiés. L'application de ce modèle EF dynamique en 3D dans un contexte industriel permet de prédire l’intensité des forces de formage ou la précision du rayon de la forme finale et donc diminue le temps de mise au point avant la fabrication. Les forces de formage peuvent être réduites en chauffant la plaque. Dans cette recherche, les relations entre la température de la plaque chauffée et les paramètres de sortie du procédé de cintrage tels que les forces appliquées et la qualité de la forme finale ont été étudiées en effectuant une simulation par EF et des calculs analytiques. Ces résultats amènent à une meilleure compréhension du mécanisme de formage avec ce procédé et permettent de fournir une opportunité pour la conception d'un système de chauffage efficace pour contrôler l’énergie thermique entrant dans la plaque pendant le processus de cintrage. Cette recherche propose également une nouvelle approche simple pour réduire l’étendue des zones non-cintrées et l’intensité des forces de formage. Cette approche consiste à déplacer légèrement le rouleau inférieur le long de la direction d'alimentation et à ajuster l'emplacement du rouleau inférieur. Les résultats par EF indiquent que cette nouvelle approche minimise efficacement l’étendue des zones planes et réduit également les forces de formage.

Date	27 oct. 2014
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Henri Champliaud (Directeur(-trice)) & Thien-My Dao (Codirecteur(-trice))