Sujet de stage - Cemef

Sujet de stage
Contexte et objectifs du stage
Modélisation de la refermeture de porosités en
mise en forme à chaud
La ductilité est l’une des caractéristiques primordiale en mise en
forme. Cette ductilité dépend de la microstructure des matériaux
étudiés, et le taux de porosités y joue un rôle prépondérant. C’est
dans ce contexte que nous avons monté un consortium industriel
sur une problématique transversaleliée à la “Modélisation de
la refermeture de porosités” dans le cadre de la thèse CicaPoro
(Michel Saby, 2010 – 2013) puis CicaPoro2 (Abdelouahed Chbihi,
2014-2017).
Les pièces brutes, obtenues par fonderie, ou par coulée continue
présentent souvent un taux de porosités non négligeable. Des
procédés de mise en forme à chaud (forgeage, laminage...) sont
alors utilisés pour refermer ces porosités. Il est malheureusement
dicile de savoir quel taux de déformation appliquer pour refermer
complètement ces porosités. Les deux projets CicaPoro puis Cica-
Poro2 ont permis de développer un modèle de refermeture de
porosités grâce à une série de modélisations sur volumes
élémentaires représentatifs (VER).
Le modèle proposé est particulièrement riche puisque, contraire-
ment aux modèles existants, il prend en compte non seulement
l’état de contrainte et de déformation, mais aussi la forme
de la porosité et son orientation par rapport à la direction
principale d’écrasement. Il s’agit également du premier modèle
tensoriel proposé et qui prédit donc l’évolution de la forme et de
l’orientation de la porosité en plus de son volume.
Travaux attendus
Le modèle tensoriel a été déni et validé sur un ensemble de congu-
rations. Ce modèle est décrit par une fonction mathématique dénis-
sant l’évolution de chaque terme de la matrice d’inertie représentant
la porosité en fonction de: l’état de contrainte, la déformation
équivalente, la forme de la porosité, l’orientation de la porosité par
rapport à la direction d’écrasement principale. Cette fonction math-
ématique peut prendre de nombreuses formes. Plus elle sera riche,
et plus elle sera à même de représenter précisément la refermeture
de porosités en conditions industrielles, mais plus elle nécessitera
également de paramètres à identier.
L’objectif du stage est d’analyser diérentes fonctions de
refermeture de porosités de manière à trouver le meilleur
compromis entre précision et faible nombre de paramètres.
Les calculs sont réalisés à l’aide du logiciel éléments nis Forge. Le
modèle, dit à champ moyen, est comparé à des simulations représen-
tant les porosités de manière explicite (modèle à champ complet).
Ce modèle à champ moyen est optimisé à l’aide d’une librairie
d’optimisation écrite sur Python.
Mines ParisTech
CEMEF rue Claude Daunesse CS 10207 06904
Sophia Antipolis, France
Bdaniel.pino_m[email protected]
pierre-olivier.bouc[email protected]
marc.bernac[email protected]
[phone]
Pour cette raison, des connaissances préliminaires de
Python ou bien d’un langage script (Matlab, R, etc)
représenteront un atout pour le candidat. Si le temps le
permet, le modèle à champ moyen sera appliqué à des
congurations industrielles réalistes où nous essaierons
d’optimiser la gamme de mise en forme multi-passes de
manière à accélérer la refermeture des porosités.
Partenaires
Mots-clés
Referemeture de porosités – Modélisation multi-échelle
– Optimisation multi-objectif – Analyse inverse.
Compétences recherchées
Python – Méthode éléments nis – Analyse inverse.
Lieu
Le stage sera eectuée au laboratoire Cemef de l’Ecole
des Mines de Paris à Sophia-Antipolis.
Equipe et type de projet
Le stagiaire travaillera au sein du Pôle CMP (Compu-
tational Mechanics & Physics) et plus spéciquement
dans le groupe de recherche MSM (Multi-Scale Model-
ing). Ce stage, d’une durée de 4 à 6 mois, s’adresse à
un étudiant en n de 2nd Cycle (Dernière année d’école
d’ingénieur ou Master M2R) désireux d’appliquer ses
connaissances en modélisation et en mécanique à un
cas industriel concret.