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Résumé thèse Eliette MATHEY

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Optimisation numérique du refroidissement des moules d'injection de thermoplastiques basée sur la simulation des transferts thermiques par la méthode des éléments frontières

 

Eliette MATHEY - 17 décembre 2004

Les transferts thermiques lors de l'injection jouent un rôle important pour l'obtention de pièces de bonne qualité avec un temps de cycle suffisamment court. La simulation numérique est de plus en plus utilisée pour aider à la conception des systèmes de refroidissement des moules. Nous proposons dans ce travail une procédure d'optimisation numérique du refroidissement des moules d'injection basée sur la simulation de la phase de refroidissement du cycle d'injection par la méthode des éléments frontières.

Deux modèles de transferts thermiques pendant l'injection ont été utilisés. La méthode des éléments frontières a été utilisée pour la résolution du modèle stationnaire dans le moule alors qu'elle a été combinée à la méthode de la réciprocité duale pour résoudre les problèmes transitoires linéaires. Ces deux méthodes ont été programmées et validées par comparaison à des solutions analytiques sur des problèmes simples.

La résolution numérique a alors été intégrée dans une boucle d'optimisation de manière à déterminer la meilleur combinaison possible des paramètres de refroidissement. Le choix des objectifs d'optimisation, des paramètres d'optimisation (géométrie du système de refroidissement ou paramètres procédés), des contraintes sur ces paramètres est détaillé. L'optimisation est réalisée par une méthode de programmation quadratique séquentielle nécessitant le calcul des dérivées de l'objectif par rapport aux paramètres. Cette analyse de sensibilité est faite par différences finies ou par différentiation directe du système linéaire obtenu par la méthode des éléments frontières.

La procédure d'optimisation est appliquée à des sections de moules simples pour une validation et une étude des effets de l'objectif, des contraintes et du modèle de calcul sur les résultats de l'optimisation. Enfin, les résultats de simulation et d'optimisation sont comparés à des mesures expérimentales de températures réalisées sur des moules instrumentés en conditions de production.