Approche multi physique du contact frottant en grande déformation plastique : prédiction numérique du grippage d'alliages d'aluminium en mise en forme à froid

La thèse propose une nouvelle approche pour prédire le défaut de grippage rencontré lors de la mise en forme des alliages d’aluminium à froid. De nombreuses études expérimentales montrent que ce défaut de grippage est fortement lié aux conditions de contact et de frottement, et est notamment fonction de la rugosité des outils de fabrication. Les modèles permettant de prédire l’apparition de ce défaut sont rares et reposent généralement sur des observables indirects, tel que les champs de pression ou de température, sans prendre explicitement en compte l’influence des facteurs de premier ordre que sont la lubrification et l’état de surface des matériaux en contact. La méthodologie proposée de nos travaux repose sur l’hypothèse que le défaut apparait lorsque la matière de la pièce au voisinage de sa surface de contact atteint un niveau d’endommagement critique. Toutefois, dans une étude précédente, il a été montré que les modèles d’endommagement reposant exclusivement sur la pression hydrostatique, tels que les modèles GTN ou de Lemaitre, n’étaient capable de prédire l’endommagement qu’à condition de modéliser la rugosité des surfaces. Cela conduit à des simulations numériques multi-échelles très couteuses en temps de calcul et incompatibles avec la modélisation de procédés industriels réels. Pour contourner cette difficulté, la présente étude propose d’utiliser des modèles d’endommagement prenant en compte les effets de cisaillement générés par le contact frottant. L’influence de la rugosité repose alors sur un choix pertinent de la loi de frottement. Dans un premier temps, un chapitre bibliographique traite des modèles d’endommagement. Une attention particulière est portée aux modèles utilisant le paramètre de Lode afin de prendre en compte l’effet des contraintes de cisaillement sur l’évolution des variables d’endommagement. Dans un second temps une revue bibliographique des modèles de frottement et de lubrification est présentée. L’étude met notamment en avant les modèles reposant sur une approche mésoscopique de la lubrification, avec la modélisation de l’écrasement des rugosités lors du contact frottant. A l’issue de ces chapitres, le modèle d’endommagement développé de L. Xue et un modèle de lubrification prenant explicitement en compte la valeur des rugosités des surfaces sont utilisés pour prédire le grippage dans différentes configurations de contact. Dans un premier temps cette méthodologie numérique est appliquée à l’étude du procédé d’étirage pl