Simulation numérique d’une source de chaleur mobile par la méthode Element-Free Galerkin

Résumé

Les applications impliquant des sources de chaleur mobiles, telles que le soudage, sont courantes dans l’industrie. Dans le but de contrôler et de maîtriser ces procédés, les ingénieurs ont recours à la simulation numérique et, la plupart du temps, c’est la méthode des éléments finis (MÉF) qui est utilisée. Toutefois, cette dernière possède plusieurs inconvénients principalement liés au maillage, qui est un concept clef de la MÉF. Une alternative de plus en plus envisageable pour surmonter ces inconvénients est l’utilisation des méthodes sans maillage (meshless methods). Relativement nouvelles, certaines connaissances techniques relatives à leur utilisation sont encore limitées. Dans ce mémoire, un code de calcul basé sur la méthode sans maillage Element-Free Galerkin (EFG) a été développé pour résoudre un problème tridimensionnel de conduction impliquant une source de chaleur mobile en régime transitoire. Le code a ensuite été validé numériquement en comparant avec la MÉF et un logiciel commercial. Un excellent accord a été obtenu entre les résultats des différentes méthodes. Par la suite, des essais expérimentaux de soudage MIG sur des échantillons d’aluminium 6061-T6 ont été effectués. Grâce à des thermocouples situés à différentes distances du cordon de soudure, le cycle thermique du procédé a été enregistré et comparé avec les résultats de la simulation. Il a été convenu que la méthode permet de bien prédire les températures maximales et le taux de refroidissement du procédé, malgré l’utilisation de propriétés de matériau constantes. Finalement, une étude paramétrique a été menée pour déterminer les paramètres optimaux à utiliser, c’est-à-dire la taille et la forme des domaines de support, les différentes fonctions de pondération et la quantité de points de quadrature requise. Il a été conclu que l’utilisation d’un domaine en forme de sphère ou de brique (parallélépipède droit) avec un nombre de points de quadrature 10 fois plus élevé que le nombre de noeuds représentent un choix approprié.

Date	19 avr. 2020
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Tan Pham (Directeur(-trice))