Model-experiment dialogue and identification strategy in solid mechanics. Application to material forming.
Dialogue modèle-expérience et stratégie d'identification en mécanique du solide. Application à la mise en forme des matériaux.
Résumé
Many industries have invested in numerical simulation in order to reduce production costs, to shorten the duration of design and manufacturing and to increase the robustness of processes. This objective presents significant challenges to the mechanical community insofar as it is necessary to set up reliable and efficient models that can reproduce the mechanical behavior of materials. The undertaken studies are part of this process and mix both experimental analysis and numerical modeling. Firstly, following a classical approach based on (i) tests with digital image correlation technique, (ii) appropriate modeling and (iii) use of models and their associated parameters, it is shown how the results of numerical simulations agree with experiment. Two examples are presented, one within the biomedical domain, another from packaging industry. Beyond this approach, a finite element model updating method using both kinematic and thermal field measurements is secondly presented. This inverse identification method is applied on tests that generate heterogeneous strain fields, for some of them out-of-plane, always for the purpose of identifying the thermo-mechanical behavior of titanium. The results highlight the interest of this technique to identify a larger number of parameters than in the above discussed studies based on classical homogeneous tests.
De nombreux secteurs industriels investissent dans la simulation numérique afin de diminuer les coûts de production, de raccourcir les durées de conception et d'industrialisation des produits et d'augmenter la robustesse des procédés de fabrication. Cet objectif pose des défis importants à la communauté mécanicienne dans la mesure où il s'agit de concevoir des modèles numériques fiables et performants, capables de reproduire le comportement mécanique des matériaux. Les études entreprises, s'inscrivent dans cette démarche et concilient analyse expérimentale et modélisation numérique. Dans un premier temps, sur la base d'une logique classique suivant le triptyque : (i) essais mettant en oeuvre la technique de corrélation d'images, (ii) modélisation adaptée et (iii) utilisation des modèles et de leurs paramètres associés, il est montré comment les résultats des simulations numériques s'accordent avec l'expérience. Deux exemples sont plus particulièrement détaillés, l'un relevant du secteur biomédical, l'autre de l'industrie du packaging. Au-delà de cette logique, une approche de type recalage de modèles éléments finis à partir de mesures de champs cinématiques et thermiques est présentée dans un deuxième temps. Cette méthode d'identification inverse est mise en oeuvre sur des essais générant des champs de déformations hétérogènes, pour certains hors-plans, toujours à des fins d'identification du comportement thermomécanique du titane. Les résultats obtenus mettent en évidence l'intérêt de cette technique de pouvoir identifier un nombre plus élevé de paramètres que dans les études abordées précédemment basées sur des essais homogènes classiques.