Numerical simulation of the friction stir welding process

Résumé : Ce travail présente le développement d'un outil numérique. Une formulation arbitrairement lagrangienne-eulérienne (ALE) est implémentée dans le logiciel 3D éléments finis FORGE3® pour simuler les différentes étapes du procédé de soudage par frottement malaxage (FSW). Une méthode découplée est utilisée : a) les champs de vitesses, pressions et températures du matériau sont calculés, b) la vitesse de maillage est calculée à partir de l'évolution des frontières du domaine et d'un critère de raffinement adaptatif procuré via une estimation d'erreur, c) les variables nodales et P0 sont transportées. Différentes techniques de calcul de la vitesse de maillage et de transport des variables sont étudiées, apportant des avantages significatifs par rapport à des approches plus standard. L'algorithme de contact a également été enrichi par une procédure de lissage d'outil. Ces améliorations ont été testées et appliquées sur des cas industriels.L'état stationnaire de soudage, tout comme les phases transitoires, sont simulés, montrant une bonne robustesse et une bonne précision de la formulation ALE développée. Dans un premier temps, la simulation de la phase de soudage stationnaire permet d'identifier, par comparaison avec des résultats expérimentaux, les paramètres de frottement. Dans un second temps, un des intérêts majeurs du modèle ALE étant la possibilité de simuler la formation de vide à l'interface outil/matière, la phase de plongée et des phases transitoires sont modélisées. Leurs simulations peuvent ainsi aider à mieux appréhender les mécanismes du phénomène complexe de déposition de matière qui doit avoir lieu à l'arrière du pion de façon à obtenir un joint sans défaut.
Type de document :
Thèse
Mechanics [physics.med-ph]. École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2007. English. 〈NNT : 2007ENMP1518〉
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Contributeur : Magalie Prudon <>
Soumis le : mardi 8 avril 2008 - 15:34:04
Dernière modification le : lundi 12 novembre 2018 - 11:01:13
Document(s) archivé(s) le : jeudi 20 mai 2010 - 23:06:34

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  • HAL Id : tel-00271234, version 1

Citation

Simon Guerdoux. Numerical simulation of the friction stir welding process. Mechanics [physics.med-ph]. École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2007. English. 〈NNT : 2007ENMP1518〉. 〈tel-00271234〉

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