Modélisation mécanique et thermique du procédé de laminage asymétrique, Mechanical and thermal modeling of asymmetric rolling process

Anouar Halloumi

Description

Sous la direction de Christophe Desrayaud
Thèse soutenue le 17 janvier 2011: Ecole nationale supérieure des mines - Saint-Etienne
Le but de ce travail était la modélisation mécanique et thermique du laminage asymétrique. Celle-ci a été effectuée à l'aide de diverses méthodes. Deux approches, l'une analytique et l'autre semi-analytique, ont été utilisées pour la modélisation mécanique et deux autres, celles des différences finies et des éléments finis, pour la modélisation thermique. La première approche est celle des champs uniformes ; on a développé un modèle simple qui peut donner des ordres de grandeurs des différents paramètres du procédé. Une deuxième méthode plus complète mais plus complexe se base sur un champ de vitesse déduit d'une estimation parabolique de la forme des trajectoires. L’avantage de ce modèle est qu’il est capable de prévoir des grandeurs locales. Enfin la méthode des éléments finis a été aussi utilisée pour la modélisation mécanique. Dans un deuxième temps, l’aspect thermique du laminage asymétrique a été étudié. Pour la modélisation du procédé, nous avons alors adopté deux méthodes numériques, les différences finies et les éléments finis, du fait de la complexité de celui-ci. Le modèle thermique développé par différences finies a été ensuite intégré dans notre modèle mécanique (méthode des trajectoires). Celui-ci a donc pu être étendu pour pouvoir utiliser des lois d’écoulement qui dépendent de la température et donc pouvoir simuler le laminage asymétrique à chaud. Les prédictions du champ de température ont été confrontées aux résultats de calculs par éléments finis obtenus avec le code Abaqus. Finalement, une étude simple du développement de la texture cristallographique au cours du laminage a été réalisée.
-Laminage asymétrique
-Méthode du champ uniforme
-Méthode des trajectoires
-Méthode des différences finies
The aim of this work was to propose a mechanical and thermal modelling of asymmetric rolling. This was achieved using various methods. Two approaches, the first one analytical and the second semi-analytical, were employed for mechanical modeling. Two others methods, the finite difference and finite element methods, were used for thermal modeling. The first analytical model is an upper bound method based on a uniform strain field; a simple model was developed that can give orders of magnitude of the various process parameters. The second model uses a more refined analytical velocity field based on the classical parabolic estimation of the material flow lines in rolling. The advantage of this model is its ability to provide local quantities. Finally, the finite element method was also used for mechanical modeling.The thermal aspects of asymmetric rolling were investigated in turn by two methods. For modeling the process, we adopted two numerical approaches, the finite difference and finite element methods, because of the complexity of the latter. The thermal model developed by finite differences was integrated into our mechanical model (flow line model). It was then extended to investigate asymmetrical hot rolling. The predictions of the temperature field were compared with results from finite element calculations obtained with the Abaqus code. Finally, a simple study of crystallographic texture development was achieved.
-Asymmetric rolling
-Uniform strain field method
-Flow line method
-Finite difference method
Source: http://www.theses.fr/2011EMSE0595/document

Sujets

• Méthode des différences finies

Informations

• Publié par: Thesee
• Nombre de lectures: 211
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 6 Mo

Extrait

N° d’ordre : 2011 EMSE 0595

THÈSE
présentée par

Anouar HALLOUMI

pour obtenir le grade de
Docteur de l’École Nationale Supérieure des Mines de Saint-Étienne
Spécialité : Science et Génie des Matériaux

Modélisation mécanique et thermique
du procédé de laminage asymétrique



soutenue à Saint-Etienne, le 17/01/2011

Membres du jury

Présidente : Brigitte BACROIX Directeur de recherche CNRS, LPMTM, Paris13

Rapporteurs : Patrick DENEUVILLE Ingénieur de recherche, ALCAN
Eric FELDER Docteur és-Sciences, Maître de recherche,
CEMEF, Mines-ParisTech
Examinateur(s) : Edgar RAUCH Directeur de recherche CNRS, SIMAP, Grenoble
Jean-Denis MITHIEUX Ingénieur de recherche, ArcelorMittal Stainless
Europe
Directeur(s) de thèse : Christophe DESRAYAUD Maître assistant, ENSMSE, Saint-Etienne
Frank MONTHEILLET Directeur de recherche CNRS, Saint-Etienne

Spécialités doctorales : Responsables :
SCIENCES ET GENIE DES MATERIAUX J. DRIVER Directeur de recherche – Centre SMS
MECANIQUE ET INGENIERIE A. VAUTRIN Professeur – Centre SMS
GENIE DES PROCEDES G. THOMAS Professeur – Centre SPIN
SCIENCES DE LA TERRE B. GUY Maître de recherche – Centre SPIN
S ET GENIE DE L’ENVIRONNEMENT J. BOURGOIS Professeur – Centre SITE
MATHEMATIQUES APPLIQUEES E. TOUBOUL Ingénieur – Centre G2I
INFORMATIQUE O. BOISSIER Professeur – Centre G2I
IMAGE, VISION, SIGNAL JC. PINOLI Professeur – Centre CIS
GENIE INDUSTRIEL P. BURLAT Professeur – Centre G2I
MICROELECTRONIQUE Ph. COLLOT Professeur – Centre CMP

Enseignants-chercheurs et chercheurs autorisés à diriger des thèses de doctorat (titulaires d’un doctorat d’État ou d’une HDR)
AVRIL Stéphane MA Mécanique & Ingénierie CIS
BATTON-HUBERT Mireille MA Sciences & Génie de l'Environnement SITE
BENABEN Patrick PR 1 Sciences & Génie des Matériaux CMP
BERNACHE-ASSOLANT Didier PR 0 Génie des Procédés CIS
BIGOT Jean-Pierre MR Génie des Procédés SPIN
BILAL Essaïd DR Sciences de la Terre SPIN
BOISSIER Olivier PR 1 Informatique G2I
BOUCHER Xavier MA Génie Industriel G2I
BOUDAREL Marie-Reine PR 2 Génie Industriel DF
BOURGOIS Jacques PR 0 Sciences & Génie de l'Environnement SITE
BRODHAG Christian DR Sciences & Génie de l'Environnement SITE
BURLAT Patrick PR 2 Génie industriel G2I
COLLOT Philippe PR 1 Microélectronique CMP
COURNIL Michel PR 0 Génie des Procédés SPIN
DAUZERE-PERES Stéphane PR 1 Génie industriel CMP
DARRIEULAT Michel IGM Sciences & Génie des Matériaux SMS
DECHOMETS Roland PR 1 Sciences & Génie de l'Environnement SITE
DESRAYAUD Christophe MA Mécanique & Ingénierie SMS
DELAFOSSE David PR 1 Sciences & Génie des Matériaux SMS
DOLGUI Alexandre PR 1 Génie Industriel G2I
DRAPIER Sylvain PR 2 Mécanique & Ingénierie SMS
DRIVER Julian DR 0 Sciences & Génie des Matériaux SMS
FEILLET Dominique PR 2 Génie Industriel CMP
FOREST Bernard PR 1 Sciences & Génie des Matériaux CIS
FORMISYN Pascal PR 1 Sciences & Génie de l'Environnement SITE
FORTUNIER Roland PR 1 Sciences & Génie des Matériaux SMS
FRACZKIEWICZ Anna DR Sciences & Génie des Matériaux SMS
GARCIA Daniel MR Génie des Procédés SPIN
GIRARDOT Jean-Jacques MR Informatique G2I
GOEURIOT Dominique MR Sciences & Génie des Matériaux SMS
GRAILLOT Didier DR Sciences & Génie de l'Environnement SITE
GROSSEAU Philippe MR Génie des Procédés SPIN
GRUY Frédéric MR Génie des Procédés SPIN
GUY Bernard MR Sciences de la Terre SPIN
GUYONNET René DR Génie des Procédés SPIN
HERRI Jean-Michel PR 2 Génie des Procédés SPIN
INAL Karim PR 2 Microélectronique CMP
KLÖCKER Helmut DR Sciences & Génie des Matériaux SMS
LAFOREST Valérie CR Sciences & Génie de l'Environnement SITE
LERICHE Rodolphe CR CNRS Mécanique et Ingénierie SMS
LI Jean-Michel EC (CCI MP) Microélectronique CMP
LONDICHE Henry MR Sciences & Génie de l'Environnement SITE
MALLIARAS George Grégory PR 1 Microélectronique CMP
MOLIMARD Jérôme MA Mécanique et Ingénierie SMS
MONTHEILLET Frank DR 1 CNRS Sciences & Génie des Matériaux SMS
PERIER-CAMBY Laurent PR 2 Génie des Procédés SPIN
PIJOLAT Christophe PR 1 Génie des Procédés SPIN
PIJOLAT Michèle PR 1 Génie des Procédés SPIN
PINOLI Jean-Charles PR 0 Image, Vision, Signal CIS
STOLARZ Jacques CR Sciences & Génie des Matériaux SMS
SZAFNICKI Konrad MR Sciences & Génie de l'Environnement SITE
THOMAS Gérard PR 0 Génie des Procédés SPIN
TRIA Assia Microélectronique CMP
VALDIVIESO François MA Sciences & Génie des Matériaux SMS
VAUTRIN Alain PR 0 Mécanique & Ingénierie SMS
VIRICELLE Jean-Paul MR Génie des procédés SPIN
WOLSKI Krzysztof DR Sciences & Génie des Matériaux SMS
XIE Xiaolan PR 1 Génie industriel CIS

Glossaire : Centres :
PR 0 Professeur classe exceptionnelle SMS Sciences des Matériaux et des Structures
èrePR 1 Professeur 1 catégorie SPIN Sciences des Processus Industriels et Naturels
èmePR 2 Professeur 2 catégorie SITE Sciences Information et Technologies pour l’Environnement
MA(MDC) Maître assistant G2I Génie Industriel et Informatique
DR Directeur de recherche CMP Centre de Microélectronique de Provence
Ing. Ingénieur CIS Centre Ingénierie et Santé
MR(DR2) Maître de recherche
CR Chargé de recherche
EC Enseignant-chercheur
IGM Ingénieur général des mines
Dernière mise à jour le : 9 mars 2010 Remerciements


A la fin de ces trois années de travaux, il me reste le plus agréable à faire : remercier
les personnes qui ont contribué à m’indiquer les questions essentielles, les directions
à prendre, éventuellement les destinations à atteindre, mais aussi celles que j’ai eu le
plaisir de côtoyer quotidiennement.

Je souhaite tout d’abord exprimer ma reconnaissance à Frank Montheillet et
Christophe Desrayaud mes directeurs de thèse, qui ont bien voulu m’accorder leur
confiance pour effectuer ces travaux. Ils se sont montrés, chacun à sa manière,
soucieux du bon déroulement de ceux-ci et ont toujours été disponibles pour en
discuter. Sans leurs encouragements, ces travaux auraient été sans doute moins
aboutis.

Je tiens également à remercier Eric Felder, de CEMEF Mines ParisTech, et Patrick
Deneuville, de ALCAN, qui ont accepté d’être les rapporteurs de cette thèse, ainsi
que les autres membres du jury, Brigitte Bacroix, de LPMTM, Paris13 Jean-Denis
Mithieux, de ArcelorMittal Stainless Europe et Edgar Rauch, de SIMAP, Grenoble qui
a bien voulu assurer la présidence du jury ; je l’en remercie.

David Piot s’est intéressé à ces travaux tout au long de leur déroulement. Qu’il trouve
mes sincères remerciements pour ses conseils avisés, ses appréciations et son
encadrement pour la partie texture.

Parmi toutes les personnes avec j’ai eu l’occasion de discuter de manière informelle
au cours de ces années, je tiens à adresser des remerciements particuliers à Michel
Darrieulat et Cédric Bosch.

Par ailleurs, je ne remercierai jamais assez ….

A mes parents,
Sans qui je ne serai pas là aujourd’hui. Tout ce que j’ai accompli dans ma vie, c’est
grâce Allah et à vous, à votre soutien, votre amour et vos sacrifices. Merci
infiniment…

A mon oncle Taieb,
Tu es mon exemple de courage, tes encouragements incessants me donnent des
ailes. Merci beaucoup…

A mes grand-parents
Votre soutien et votre amour font ma force. Vous avez toujours veillé sur moi et
m’avez toujours conseillé. Merci pour votre amour éternel…

A mes sœurs
A mes sœurs pour leur présence et leur soutien. Ainsi que pour les petits anges un
gros bisou…
A toute ma famille
Pour toute ma famille, qui m’a soutenu sans faillir pendant ces trois années, et tout le
long de ma thèse. Un grand merci…

A toute ma belle famille
Je réserve un remerciement tout spécial à toute ma belle famille, qui m’a soutenu le
long des derniers moments. Et a Sarrourti qui m’a apporté encore bien plus…, je lui
témoigne ici ma profonde gratitude.

Ces années stéphanoises resteront un période heureuse sur le plan personnel,
not