Critère d’aptitude à l’emboutissage de tôles minces orthotropes

Criteria of deep drawing operation capability for thin orthotropic sheets

Laboratoire de Mécanique Appliquée CESALP, ESIA - Université de Savoie, Annecy

Résumé

L’objet de cet article consiste en une présentation et une critique d’un critère en contraintes d’aptitude à l’emboutissage de tôles fines anisotropes. Le calcul est développé dans le cadre des grandes déformations et s’étend aux cas orthotropes visqueux en trajets de déformation plan quelconques (trajets brisés dans et hors axes d’orthotropie). Les récents travaux développés par R. Arrieux et coll. [1-6] sur le modèle de Marciniack et Kuczinsky (M-K) [7] nous ont amené à proposer un critère d’emboutissabilité en contrainte quasi indépendant des trajectoires de déformations. Le modèle de comportement actuellement utilisé est rigide visco-plastique à écrouissage isotrope associé au critère quadratique de Hill.

Dans un premier temps, nous présenterons le modèle utilisé lorsque les directions principales des déformations ne sont pas confondues avec les directions d’orthotropie (laminage et transverse).

Nous analyserons ensuite les résultats obtenus sur un matériau isotrope visqueux en chargement direct (trajectoire linéaire de déformation) puis en trajets brisés.

Le critère d’emboutissabilité calculé sur un matériau orthotrope sera finalement comparé aux résultats expérimentaux obtenus sur un acier doux SEDDK A 151 en trajets directs et brisés.

Abstract

The aim of this paper consists in a presentation and a critical analysis of a stress criteria which allows to predict the onset of necking during numerical simulations.

The recent works developped by R. Arrieux and coll. on the Marciniack and Kusinsky’s instability model leads us to propose a quasi-independant stress criteria from strain path. According to the large strain theory, the model proposed includes the rotation of the anisotropic directions during straining when the principal strain directions are not necessary overlaid with orthotropic directions (direct or broken strain path). We use a viscoplastic hardening law and we obtain the effective strain increment using Hill’s criteria. The results are analysed with both isotropic and orthotropic alloy.

Finally, the onset of necking criteria (representing a surface) computed on orthotropic materials is compared to experimental results obtained in a SEDDK A 151 steel (in direct and broken strain path). These criteria surfaces could be used as stop test during a F.E.M simulations.