Modelling of residual stresses generation due to 316L turning.
A new experimental and numerical approach.

Simulation des processus de génération de contraintes résiduelles en tournage du 316L.
Nouvelle approche numérique et expérimentale

Frederic Valiorgue (1)

1 LTDS - Laboratoire de Tribologie et Dynamique des Systèmes

The main goal of this thesis proposed by AREVA NP is to predict the residual stresses induced by finishing turning of AISI 316L. The numerical model is simulating the residual stresses generation with a new approach by applying directly equivalent thermo-mechanical loadings onto the finished workpiece surface without modeling the chip removal process. Thus, this study is divided in two complementary main subsections. On one hand, an experimental campaign is carried out to record data and to compute thermomechanical loadings. This task is made using the AREVA NP parameters. On the other hand numerical models are set up using previous measured values. They are made to reproduce the residual stresses generation by applying and moving the thermo mechanical loadings. The study leads to interesting results because the shapes of the residual stresses curves agree with previous works concerning this topic and with XRD measured residual stresses. The new approach seems to be pertinent because it is possible to simulate several tool passages like no other numerical model.

L'objectif de la thèse proposée par AREVA NP porte sur la prédétermination des contraintes résiduelles issues de l'opération de tournage de finition de l'inox 316L. Le modèle numérique simulant la génération des contraintes résiduelles propose une approche originale en appliquant des chargements thermomécaniques équivalents sur la surface finale de la pièce sans recourir à la modélisation de l'enlèvement de matière (formation du copeau, séparation de la matière,...). De ce fait, l'étude se divise en deux parties complémentaires. D'un coté, une campagne de mesures expérimentales a été menée de manière à recueillir un ensemble de données nécessaires à la mise en place des chargements thermomécaniques. Ces expériences sont conduites en fonction des données fournie par AREVA NP. De l'autre, un modèle numérique applique ces chargements et reproduit les phénomènes conduisant à l'apparition des contraintes résiduelles. Ces résultats numériques sont alors confrontés à ceux trouvés dans la biblio et aux mesures réalisées en interne. Il apparaît que cette nouvelle approche fournie des résultats intéressants et qu'elle permet de simuler plusieurs passages d'outils ce qui reste hors d'atteinte des modèles numériques actuelles.

Mots clés: Residual stresses; turning; equivalent loadings; numerical simulation; <br />new approach

Mots clés: nouvelle approche; Contraintes résiduelles; 316L; tournage; chargements équivalents; simulation<br />numérique; nouvelle approche.

Domaines: Mécanique [physics.med-ph]

Frederic Valiorgue. Simulation des processus de génération de contraintes résiduelles en tournage du 316L.
Nouvelle approche numérique et expérimentale. Mécanique [physics.med-ph]. Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Etienne, 2008. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00359196⟩