Simulation numérique du comportement thermomécanique du soudage par FSW
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Date
2020-11-18
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Abstract
Résumé (en Français) :
Le procédé de soudage par friction malaxage est un procédé récent qui a été développé au sein
de l’institut de soudure britannique " The Welding Institute " au début des années 90. Ce
procédé, utilisé généralement en aéronautique, est sans apport de matière et permet de souder
principalement des alliages d’aluminium difficilement soudables par les procédés classiques de
soudage. Le soudage par friction malaxage, par la combinaison des mouvements de rotation et
de translation d’un outil cylindrique, déforme et échauffe le matériau des pièces soudées. Cette
histoire thermomécanique provoque des phénomènes physiques et mécaniques et une
modification de l’état des pièces soudées. La modélisation du procédé FSW vise à reproduire
cette histoire thermomécanique afin de prédire l’effet du soudage sur le comportement des
matériaux. Elle permet en particulier d’étudier les mécanismes de création de la chaleur et de
déterminer la température maximale au cours soudage et les contraintes résiduelles après le
soudage pour un alliage d’aluminium 6061-T6. Dans ce travail, Une simulation numérique du
procédé FSW a été faite par un modèle élément fini. Le présent modèle prend en considération
le couplage thermomécanique pour prédire la température et les contraintes résiduelles par un
seul modèle numérique. Plusieurs résultats trouvés par le modèle existent ; les forces de
réactions, les contraintes résiduelles, les déformations plastique, la température générée et les
contraintes Von mises. Afin de contrôler et juger le modèle de simulation du processus FSW,
Les résultats des calculs ont été comparés à des mesures expérimentales faites et avec des chercheures
afin de valider ce modèle.
Les mots clés : procédure FSW, modélisation numérique, contraintes résiduelles, température, paramètres de soudage.
Abstract (en Anglais) :
The friction kneading welding process is a recent process which was developed within the
British Welding Institute "The Welding Institute" in the early 90s. This process, generally used
in aeronautics, is without material input and allows to weld mainly aluminum alloys which are
difficult to weld by conventional welding processes. Friction stir welding, by the combination
of rotational and translational movements of a cylindrical tool, deforms and heats the material
of the welded parts. This thermomechanical history causes physical and mechanical phenomena
and a change in the state of the welded parts. The FSW process modeling aims to reproduce
this thermomechanical history in order to predict the effect of welding on the behavior of
materials. It allows in particular to study the mechanisms of heat creation and to determine the
maximum temperature during welding and the residual stresses after welding for an aluminum
alloy 6061-T6. In this work, a numerical simulation of the FSW process was made by a finite
element model. The present model takes into account thermomechanical coupling to predict the
temperature and the residual stresses by a single numerical model. Several results found by the
model exist; the reaction forces, the residual stresses, the plastic strains, the temperature
generated and the stresses Von set. In order to control and judge the simulation model of the
FSW process process process process process process process process process process process process,
The results of the calculations were compared to experimental measurements made and with
researchers in order to validate this model.
Keywords : FSW process, numerical modelisation, residual stress, temperature, welding parameter
Description
Doctorat en Sciences
