Modélisation analytique des effets thermique et du flux de matière au cours du soudage par friction et malaxage
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Date
2020-11-18
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Abstract
Résumé :
Le soudage par friction-malaxage est un procédé de soudage en phase solide basé
sur le malaxage du matériau pâteux dans la zone à souder, le principal avantage de cette
technique est sa capacité à souder les alliages de métaux généralement difficiles à souder par
soudage conventionnel processus. Nous proposons dans la première partie de ce document un
modèle analytique pour calculer la distribution de température tridimensionnelle pendant le
processus de soudage par friction-malaxage "FSW". Pour cette raison, la méthode de
séparation des variables est utilisée pour résoudre l'équation associée à ce problème. Les
résultats de cette étude sont comparés avec des données provenant de la littérature pour
valider notre modèle. De plus, le but est de faire une étude analytique de ces aspects bien
comprendre de ce phénomène et alors comme éduction significative du temps de calcul par
rapport aux calculs résultant d'un modèle par éléments finis ou par éléments différentiels. La
connaissance de ce champ de température est une donnée indispensable pour la formation de
la simulation des contraintes et les distorsions résiduelles. Dans la deuxième partie de cette
thèse est divisé en deux parties, la première partie concerne l'étude en cas d’un comportement
fluide au cours le soudage par friction et malaxage dans deux cadres stationnaire et
instationnaire. La solution de ce comportement s’appuie sur un problème classique de
mécanique des fluides .Cette solution traditionnellement présenté en quasi-statique. En ce qui
concerne la deuxième partie, le viscosimètre de Couette sera considéré avec un matériau
solide afin de simuler le comportement solide des matériaux soudés au cours le soudage par
friction et malaxage. Donc, le cas d’un comportement solide la détermination de l’état
d’équilibre (contraintes et déformations) du le viscosimètre de Couette exige la résolution
d’un système d’équations aux dérivées partielles, exprimant la compatibilité du champ de
déformation, les équations d’´equilibre, la loi de comportement et les conditions aux limite
correspondantes.
Mots clés : modèle analytique, transfert de chaleur, équation de la chaleur, source de chaleur,
comportement fluide, comportement solide, viscosimètre de Couette.
Abstract:
Friction stir welding is a solid phase welding process based on the mixing of the
pasty material in the area to be welded, the main advantage of this technique is its ability to
weld metal alloys generally difficult to weld by conventional welding process . In the first
part of this paper, we propose an analytical model for calculating the three-dimensional
temperature distribution during the friction stir welding process "FSW". For this reason, the
method of separating variables is used to solve the equation associated with this problem. The
results of this study are compared with data from the literature to validate our model. In
addition, the goal is to make an analytical study of these aspects to understand this
phenomenon and then as a significant reduction in computation time compared to the
calculations resulting from a finite element model or differential elements. The knowledge of
this temperature field is essential for the formation of stress simulation and residual distortion.
In the second part of this thesis is divided into two parts, the first part concerns the study in
case of a fluid behavior during friction welding and mixing in two stationary and unsteady
frames. The solution of this behavior is based on a classical problem of fluid mechanics. This
solution traditionally presented in quasi-static. Regarding the second part, the Couette
viscometer will be considered with a solid material in order to simulate the solid behavior of
welded materials during friction and mixing welding. So, the case of a solid behavior the
determination of the equilibrium state (stresses and deformations) of the Couette viscometer
requires the resolution of a system of partial differential equations, expressing the
compatibility of the deformation field, the equilibrium equations, the law of behavior and the
corresponding boundary conditions.
Keywords: analytical model, heat transfer, heat equation, heat source, fluid behavior, solid
behavior, Couette viscometer
Description
Doctorat en Sciences
