Wrinkling control in metal spinning through edge geometry and pre-straining: experiments and finite element simulation

Résumé

Cette thèse étudie le froissage de la géométrie formée lors de la première passe du repoussage conventionnel et évalue le préformage du bord comme une approche pratique pour améliorer la stabilité sans modifier l’objectif final de mise en forme. Le travail combine des expériences contrôlées et des simulations tridimensionnelles par éléments finis explicites, et s’appuie sur des mesures géométriques et mécaniques cohérentes afin d’établir le lien entre les paramètres du procédé, la pré-déformation et la réponse au froissage. Un résultat majeur est la mise en évidence quantitative que l’introduction d’une bride préformée avant le repoussage peut supprimer les modes de flambage circonférentiel qui se développent sur des flans plats. Dans des conditions de repoussage identiques, la configuration à flan plat présente des plis marqués, tandis que la configuration à bord bridé demeure lisse et stable. La sévérité du froissage est évaluée à partir de données de numérisation tridimensionnelle au moyen d’une mesure d’amplitude crête à creux le long du bord, ce qui permet une comparaison directe entre les différentes conditions. Les résultats montrent également que le bénéfice de la bride dépend de la géométrie retenue, en particulier de l’angle et de la longueur de la bride, car ces paramètres gouvernent l’augmentation de rigidité du bord. Afin d’expliquer comment le préformage du bord améliore la résistance au froissage, la thèse reconstruit les champs de pré-déformation à l’aide d’une cartographie de microdureté et relie ces champs à l’évolution du champ de rigidité au voisinage du pied de bride. Des relations microdureté–pré-déformation calibrées et un plan d’échantillonnage structuré sur les paramètres du bord et la zone de courbure sont utilisés pour l’alliage AA5052-O. Le formage du bord par pliage et le formage du bord par repoussage augmentent tous deux l’écrouissage près de la bride externe, tandis que le formage par repoussage génère une zone durcie plusintense et plus étendue que le pliage. Ces différences spatiales justifient l’emploi de mesures de pré-écrouissage dans la bande de courbure pour comparer les conditions de préformage. Une évaluation numérique complémentaire montre qu’une accélération modérée des simulations peut préserver des prédictions pertinentes pour les défauts, tandis qu’une accélération trop élevée accroît l’influence inertielle et réduit la fiabilité des résultats. Dans l’ensemble, cette thèse fournit des recommandations fondées sur l’expérimentation pour concevoir des flans à bord conditionné et pour interpréter la stabilité en repoussage à partir d’éléments convergents issus de la géométrie, de la microdureté et de l’historique des contraintes et des déformations.

Date	10 juin 2026
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Henri Champliaud (Directeur(-trice)) & Zhaoheng Liu (Codirecteur(-trice))