Modélisation et simulation des échanges thermiques dans la zone de coupe : Application à l’usinage dur.

Abstract

Cette thèse présente la modélisation et la simulation d’une coupe orthogonale des aciers AISI 1045 et AISI 52100. À cet effet, des approches analytique et numérique ont été utilisées. Aussi, les modèles développés utilisent une loi rhéologique de Johnson-Cook pour le matériau usiné et un frottement de type Coulomb à l’interface outil-copeau. Les résultats de simulation sont comparés aux données expérimentales et à ceux obtenus via une modélisation analytique thermomécanique basée sur le modèle d’Oxley corrigé. Les corrections sont relatives, d’une part, à l’adoption de la loi de Johnson-Cook, et, d’autre part, à la prise en compte d’une distribution plus réaliste des contraintes à l’interface outil-copeau. Quant aux modèles numériques, ils se basent sur une formulation ALE dépourvue d’un critère d'endommagement et de distorsion d’éléments. De plus, les développements concernent une identification a priori des paramètres de la loi de Johnson-Cook pour l’acier dur AISI 52100 tout en utilisant des courbes de traction rationnelles. Ces paramètres sont ensuite appliqués à la fois au modèle FE et au modèle d’Oxley corrigé. La confrontation des résultats obtenus via les approches numérique et analytique, concernant les composantes de l’effort de coupe, de la température d’interface outil-copeau et de l’épaisseur du copeau, révèle globalement une bonne concordance avec l’expérimentation.