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Résumé thèse Daniel MERCIER

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Simulation numérique par éléments finis du thermoformage de plaques épaisses

 

Daniel MERCIER - 21 septembre 2006

Cette thèse de doctorat a été organisée en collaboration entre l'Université de Lehigh et l'Ecole des Mines d'Albi sur le sujet : « Simulation numérique du thermoformage de plaques épaisses ». Les applications de cette recherche couvrent une large gamme de produits du thermoformage, par exemple : les emballages, certaines pièces automobiles, de l'électroménager, des panneaux de grandes envergures et habillages divers. En raison de cette collaboration et des prérequis imposés par chaque institut, le sujet de thèse a été séparé en deux parties indépendantes sur un même sujet global.

A l'université de Lehigh University, sous la supervision du Professeur Herman F. Nied, un programme de simulation éléments finis avec éléments en trois dimensions a été développé pour simuler les déformations mécaniques durant le procédé de thermoformage. Le comportement numérique des matériaux est hyperélastique avec une hypothèse d'incompressibilité. Le maillage de la structure peut inclure des symétries and le programme propose un large choix d'éléments en trois dimensions. Une procédure de contact rajoute la présence d'un moule statique ou dynamique et complète ainsi le rapprochement avec le procédé de thermoformage. Le travail de recherche s'est ensuite focalisé sur la simulation des non linéarités et des instabilités observées par d'autres chercheurs. En conclusion, l'auteur insiste sur la difficulté de simuler un comportement en grande déformation et le besoin d'une procédure de remaillage.

A l'Ecole des Mines d'Albi, sous la tutelle du Professeur Fabrice Schmidt, un rhéomètre élongationnel bi-axial a été développé et assemblé pour déterminer les propriétés des matériaux utilisé en thermoformage. Ces polymères, les Thermoplastiques, consistent de longues chaines de macromolécules. Elles sont étirées durant le procédé d'extrusion pour former les plaques à thermoformer et présentent un comportement final isotropique transverse. Le rhéomètre développé utilise la méthode d'inflation d'une pastille de polymère à chaud. Ce rapport de thèse s'attache à décrire les difficultés techniques qui se sont présentées ; avec en particulier, les problèmes liés a la répartition de température au moment du chauffage de la pastille.