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Modèle éléments finis 3

Les conditions de cette simulation consistent en une unique phase de compression (sans éjection), le comportement de la poudre est modélisé par la loi CamClay. Tous les outils sont supposés parfaitement rigides. Les résultats de la simulation numérique obtenus avec cette loi intégrée au code ABAQUS sont d'une part illustrés par la figure 6.3.16 et d'autre part présentés dans les tableaux 6.3.9 et 6.3.10.
Figure 6.3.16: résultats de la répartition de densités dans la pièce 21 avec le modèle intégré de CamClay
\includegraphics[width=16.cm]{dens21vumat.eps}

Tableau 6.3.9: Résultats de la comparaison entre les mesures expérimentales et la simulation numérique sur les masses volumiques pour la pièce B, modèle CamClay
masse volumique en $ g/cm^3$ zone 1 zone 2 zone 3 zone 4 zone 5 dispersion
mesures 6.85 6.90 7.01 6.92 6.98  
simulation 6.94 6.93 7.07 6.96 6.90  
différence relative (%) -1.285 -0.418 -0.787 -0.623 1.201 2.486


Les masses volumiques présentées dans ce tableau montrent que les valeurs simulées pour les zones 1 et 5 sont relativement éloignées des mesures expérimentales par rapport aux autres zones. Par comparaison aux résultats de simulation de la pièce E et du modèle n^&cir#circ;1 de la pièce B, la zone 3 présente un écart assez faible en fin de compression. Le transfert de matière simulé au cours la compression par le modèle de CamClay est donc quantitativement assez différent de ce qui a été vu pour le modèle Drucker-Prager/Cap. Une analyse uniquement fondée sur la considération des gradients de densité simulé semble démontrer que l'écoulement du matériau est inadapté. La modélisation de l'écoulement simulé paraît alors nécessiter une optimisation dans le cadre de cette comparaison. La dispersion des écarts relatifs abonde en ce sens.

Tableau 6.3.10: Résultats de la comparaison entre les mesures expérimentales et la simulation numérique sur les efforts pour la pièce B, modèle de CamClay
forces en MN poinçon supérieur poinçon inférieur poinçon inférieur
  extérieur intérieur
mesures -2.39 0.63 1.52
simulation -2.23 0.516 1.59
différence relative (%) 7 22 -4


La comparaison des efforts présentée au tableau 6.3.10 indique que l'effort sur le piston inférieur extérieur est particulièrement sous-estimé. Cette tendance sur l'effort coïncide avec la sous-estimation de la densité de la zone 5. La légère surestimation de l'effort simulé du poinçon inférieur intérieur est en correspondance avec les surestimations de la masse volumique des zones 1 et 2. Par contre les zones 1, 2 et 3 sont surévaluées en masse volumique tandis que la force du poinçon supérieur est inférieure à la mesure expérimentale. Cette non-correspondance des effets simultanés entre niveau d'effort et valeur de masse volumique semble invalider l'utilisation du modèle de CamClay dans le cadre de cette comparaison. L'état de contraintes de la pièce en fin de compression est illustré par la figure [*] au travers des invariants p et q.
Figure 6.3.17: État de contraintes dans la pièce B pour le modèle éléments finis 3 : pression isotrope (à gauche) et contraintes équivalente de Von Mises (à droite)
\includegraphics[width=16.cm]{sin21PQ3.eps}
Cette figure indique que l'état de contrainte est plus isotrope que déviatoire. Ceci signifie que la densification a été obtenue par le mécanisme du Cap. En fin de compression, il apparaît ainsi que le matériau n'est pas soumis à une ruine quelconque.
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FRACHON Arnaud 2002-11-12