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Vers une optimisation de la tenue à la fatigue de pièces forgées intégrant l'histoire mécanique des matériaux

Résumé : Les pièces métalliques forgées présentent un fibrage qui leur confère des propriétés mécaniques anisotropes. L'objectif de notre étude consiste à définir la notion de fibrage dans le cadre de la simulation numérique, et à l'utiliser dans l'estimation de la durée de vie de pièces en fatigue. Nous nous focalisons ici sur la fatigue à haut nombre de cycles, et nous traitons les aciers contenant des inclusions malléables supérieures à une taille caractéristique. Un nouveau critère de fatigue multiaxial est proposé, sur la base du critère de Murakami, et a été implémenté dans le logiciel éléments finis FORGE3®. Une variable représentant le fibrage est calculée lors de la simulation de forgeage, puis utilisée lors du calcul de fatigue anisotrope. Les contraintes résiduelles obtenues en fin de forgeage sont elles aussi prises en compte dans notre modèle. Enfin une chaîne de simulation virtuelle, intégrant les simulations de forgeage et de fatigue, est réalisée. Les résultats obtenus montrent que l'on peut améliorer la tenue à la fatigue des pièces forgées en modifiant les conditions de mise en forme, telles que le fibrage initial ou encore la géométrie de la pièce. = Forging of metal components induces grain flow orientation, which gives rise to anisotropic mechanical properties. Our study deals with the definition and the use of this grain flow anisotropy into fatigue life calculation. We have focused on high cycle fatigue, and we deal with steels containing malleable inclusions above a critical size. A new multiaxial criterion has been developed on the basis of the Murakami equation. This criterion has been implemented in the finite element code Forge 3®. This computational tool uses a new variable to represent the grain flow orientation provided by forging simulation to account for subsequent fatigue anisotropic behaviour. Moreover, residual stresses resulting from forging are also taken into account to perform the fatigue calculation. Finally, a virtual simulation chain, including Forging and Fatigue calculation is carried out. The final goal is to improve fatigue properties by modifying forging conditions.
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https://hal-mines-paristech.archives-ouvertes.fr/hal-00521594
Contributeur : Magalie Prudon <>
Soumis le : vendredi 9 mars 2012 - 11:43:46
Dernière modification le : jeudi 24 septembre 2020 - 17:22:54
Archivage à long terme le : : jeudi 14 juin 2012 - 16:23:08

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Pierre-Olivier Bouchard, Nicolas Caillet, Yvan Chastel. Vers une optimisation de la tenue à la fatigue de pièces forgées intégrant l'histoire mécanique des matériaux. Revue Européenne de Mécanique Numérique/European Journal of Computational Mechanics, Hermès / Paris : Lavoisier 2008, 17 (3), pp.Pages 283-301. ⟨10.3166/remn.17.283-301⟩. ⟨hal-00521594⟩

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