Mechanical modelling and shape optimization of electric connectors for automotive industry

Modélisation et optimisation du sertissage de connecteurs électriques utilisés dans l'industrie automobile

Mickaël Abbas (1)

1 Roberval - Roberval

Crimping is typically a technology used to ensure electrical and mechanical connection between a cable and a connector. Numerical modeling of the process is useful to select and optimize particularly the crimping dimensions. The present study is a discussion of 2D and 3D models made with the finite element method, whether implicit static (ABAQUS / Standard) or explicit dynamics (ABAQUS / Explicit). The results of these models are compared with those derived directly from the industrial process (geometry, shape, surfaces and crimping force). Crimping is a nonlinear problem involving large elastic-plastic deformations and multiple contact conditions with friction. The greatest difficulty lies in the profusion of possible contact between couples strands of the cable. For this reason, the dynamic explicit method is preferred, despite the quasi-static aspect of crimping. However, some 2D simulations have been performed with a static implicit algorithm to compare and to settle some simulation parameters in explicit dynamic approach (spatial and temporal discretization). Finally, we propose a parameter optimization crimping based on the use of experiments and analysis of response surface thus formed.

Le sertissage est une technologie classiquement employée pour assurer la liaison électrique et mécanique entre un câble et un connecteur. La modélisation numérique du procédé est utile pour choisir et optimiser en particulier les dimensions du sertissage. L'étude présentée est une discussion des modèles 2D et 3D réalisés avec la méthode des éléments finis, que ce soit en statique implicite (ABAQUS/Standard) ou en dynamique explicite (ABAQUS/Explicit). Les résultats de ces modèles sont comparés à ceux issus directement du procédé industriel (géométrie, forme, surfaces et force de sertissage). Le sertissage est un problème non-linéaire impliquant des grandes déformations élasto-plastiques et des conditions de contact multiples, avec frottement. La plus grande difficulté réside dans la profusion de couples de contact possibles entre les torons du câble. Pour cette raison, la méthode dynamique explicite est préférée, en dépit de l'aspect quasi-statique du sertissage. Toutefois, certaines simulations 2D ont pu être réalisées avec un algorithme statique implicite, pour comparer et pour régler quelques paramètres de simulation dans l'approche dynamique explicite (discrétisation spatiale et temporelle). Enfin, nous proposons une optimisation des paramètres du sertissage reposant sur l'usage de plans d'expériences et d’analyse des surfaces de réponse ainsi constituées.

Mots clés: Crimping; Finite Element Analysis; Plasticity; large strains; connector

Mots clés: Sertissage; connecteur; éléments finis; grandes déformations; élastoplastique; explicite

Domaines: Mécanique des solides [physics.class-ph]; Modélisation et simulation

Mickaël Abbas. Modélisation et optimisation du sertissage de connecteurs électriques utilisés dans l'industrie automobile. Mécanique des solides [physics.class-ph]. Université de Technologie de Compiègne, 2002. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01161655⟩