Proposition de cas test

Afin d’avoir un point de vue complet sur la mise en forme incrémentale, plusieurs géométries apportant chacune des informations pertinentes ont été utilisées.

5.3.2.1 Simulations avec la géométrie en U

Fabric | L = 510 mm, l = 50 mm (G1151)

Poinçons (4 ici)

Moule

1 2 3 4

Deux chemins de chargement sont proposés :

— Le type F : ce chemin correspond à la mise en forme usuelle, en une seule étape

(figure5.24(a)).

— Le type I : ce trajet correspond à la mise en forme incrémentale, dans le cas

pré-sent, les poinçons extérieurs commencent à déformer le renfort. Une fois qu’ils ont atteint leurs positions d’arrivée, les poinçons internes commencent à bouger (figure5.24(b)). Die N° 1, 2, 3 & 4 (a) Type F Die N° 1 & 4 to 6 & 10 to 15 Die N° 2 & 3 (b) Type I

Figure 5.24 – Chargements étudiés pour la mise en forme en U

L’intérêt d’une telle simulation réside dans le fait que l’utilisation de serre-flancs (consi-dérés comme les poinçons 1 et 4) change le résultat final. Ceci n’est pas nouveau, on sait déjà que si on utilise des serre-flancs c’est pour éviter le plissement. Toutefois, on voit

par la figure5.26que la variation de courbure n’est pas monotone et est générée par les

serre-flancs.

La figure5.25montre la géométrie finale du renfort une fois la stratégie F appliquée. On

remarque l’écart entre le moule et le renfort au centre du montage.

Figure 5.25 – Champ de courbure sens trame pour la simulation de type F de mise en forme en U

Bleu clair _{Bleu Bleu foncé Blanc}

Figure 5.26 – Variations de courbure sens chaîne lors d’une simulation en U

Figure 5.27 – Champ de courbure sens trame pour la simulation de type I de mise en forme en U

d’écrase-ment va générer du flambed’écrase-ment local et ainsi diminuer considérabled’écrase-ment les caractéris-tiques mécaniques du renfort.

En utilisant la stratégie I (figure 5.27), cet écart n’existe plus et ainsi le tissu est

cor-rectement drapé. La figure 5.28 montre le mouvement d’un noeud situé au centre du

renfort, on voit que la courbe en noir se stabilise sur une hauteur de plus d’environ 5 mm (chargement F) alors qu’avec le chargement I l’écart n’existe plus.

Figure 5.28 – Comparaison entre les stratégies F et I sur la taille du pli formé au centre du montage

La figure5.29compare de façon quantitative les deux approches. On voit clairement que

la stratégie de type I permet bien d’avoir une géométrie finale du renfort qui correspond au moule. En effet, la courbure est plus élevée ce qui signifie que le changement de direction est plus prononcé sur le haut du moule.

Figure 5.29 – Comparaison quantitative par radar entre les approches F et I pour la simulation en U

De plus sur le dernier radar (à droite), la stratégie I n’apparaît pas puisqu’il n’y a pas de plissement.

A partir de cet essai simple, on a vu que la mise en forme incrémentale peut avoir des influences non négligeables sur la géométrie et sur les écarts entre la géométrie sou-haitée (moule) et la géométrie obtenue (renfort). Dans ce cas spécifique, les poinçons 1 et 4 peuvent être considérés comme des serre-flancs. Un exemple d’application plus complexe est proposé ci-dessous.

5.3.2.2 Simulations avec la géométrie du double dôme

L’outillage numérique est proposé par la figure5.30. Comme on peut le constater,

le poinçon est découpé en 15 tronçons égaux. Ceci induit donc une multitude de trajets de chargement possibles, or seulement trois seront présentés ici, deux maintenant et un plus tardivement dans le manuscrit. Les deux premiers trajets sont décrits par la figure

5.31. 1 6 11 2 7 12 3 8 13 4 9 14 5 10 15 Mold Fabric | L = 530 mm, l = 310 mm (G1151) Punch

Figure 5.30 – Outillage numérique et renfort pour la simulation de mise en forme de double dôme

Comme précédemment, le trajet F (figure 5.31a) correspond à un emboutissage usuel

c’est-à-dire avec un déplacement des 15 poinçons à la fois. Le trajet I (figure5.31b)

cor-respond à un trajet incrémental. La couronne extérieure est dans un premier temps mise en mouvement puis les trois poinçons centraux suivent.

La comparaison entre ces deux chargements est proposée par la figure 5.32. Sur cette

figure, on peut voir que d’un point de vue macroscopique sur la géométrie de la pièce que peu de différences sont notables.

Die N° 1 to 15 (a) Type F Die N° 1 to 6 & 10 to 15 Die N° 7, 8 & 9 (b) Type I

Figure 5.31 – Chargements étudiés pour la mise en forme du double dôme

L’approche par radar n’apporte pas beaucoup d’informations supplémentaires excepté le fait que la courbure est une peu plus élevée dans l’approche I (incrémental). Ceci s’ex-plique par le même phénomène que précédemment, la couronne vient d’abord déformer le renfort puis les trois poinçons centraux viennent finir de draper le tissé. La tension apportée par la couronne va donc permettre d’éviter d’éventuels écart entre le moule et le renfort. Ainsi, le renfort est mieux drapé dans le cas d’une stratégie incrémentale.

Figure 5.33 – Comparaison quantitative par radar entre les approches F et I pour la simulation de double dôme

Figure 5.34 – Comparaison géométrique des deux approches F (en blanc) et I (en rouge) pour la simulation de double-dôme

La figure 5.34 compare les deux géométries. En blanc, la géométrie finale issue de la

géo-métrie rouge correspond mieux au moule que la géogéo-métrie blanche. Les différences ne sont pas significatives, mais sont présentes. Finalement, ce petit écart (avec la straté-gie F) va générer du flambement local lors de l’injection de résine et ainsi détériorer les caractéristiques mécaniques de la pièce.

Enfin, un troisième trajet est proposé par la figure5.35. Ce chargement plus particulier

induit un type de défaut courant dans la mise en forme incrémentale.

Die N° 1, 6 & 11 Die N° 2, 7 & 12 Die N° 3, 8 & 13 Die N° 4, 9 & 14 Die N° 5, 10 & 15

70

Figure 5.35 – Cas de chargement (type 3) pour l’emboutissage du double dôme

Figure 5.36 – Résultat de la troisième stratégie de chargement pour la mise en forme double dôme

En effet, comme on peut le constater sur la figure5.36 le drapage du renfort dans ces conditions n’est pas optimal. Jusqu’à l’étape 6, l’ensemble se comporte correctement. Toutefois, sur la dernière étape, un pli va se former et s’écraser. L’angle de cisaillement et la courbure vont croître de manière significative ce qui va avoir comme effet de fragiliser la pièce finale. On peut voir l’évolution de la courbure et de l’angle de cisaillement sur le radar (toujours sur la figure5.36) en jaune.

Ce défaut extrêmement préjudiciable pour la pièce est plus visible sur la figure5.37. On

y aperçoit clairement le pli écrasé et donc un endroit de faiblesse et de concentration de contrainte.

Figure 5.37 – Défaut prédit par la simulation de mise en forme du double dôme Comme on a pu le voir au travers de cet exemple, les trajets de chargement peuvent permettre l’accès à de meilleurs résultats mais peuvent aussi permettre la génération de plissements ou de concentrations de contrainte. C’est pourquoi une fine analyse du résultat et la compréhension des phénomènes de déformation sont nécessaires aux bons choix stratégiques.

5.3.2.3 Simulations avec la géométrie de la boite

La boite fait partie des géométries régulièrement demandées. En effet, son utilisation est multiple, comme pour des rehausses de siège par exemple. L’idée ici est encore une fois d’appliquer un chargement non-monotone par l’utilisation d’un serre-flanc qui fait le tour de la géométrie souhaité puis par l’emboutissage du renfort par un poinçon.

La géométrie est proposée figure5.38. Les deux chargements sont décrits par la figure

5.39apour la mise en forme usuelle et par la figure5.39bpour la mise en forme incré-mental.