Résumé :
Cette thèse explore les enjeux de la simulation du comportement des tôles lors du pliage à l’air, avec un accent particulier sur le module d’Young et la limite d’élasticité pour la prédiction du retour élastique. Après avoir remis en question les hypothèses classiques d’homogénéité et d’élasticité des matériaux, elle propose un modèle alternatif intégrant l’hétérogénéité afin d’améliorer la pertinence des simulations industrielles.
Pliage en l’air industriel et défis de simulation
Le pliage en l’air consiste à façonner des tôles en appliquant une force le long d’une ligne de contact entre le poinçon et la pièce, générant des plis d’angles variables. Bien que polyvalente, cette technique pose des difficultés pour obtenir des tolérances précises sans recourir à de nombreux ajustements sur la machine. Le principal enjeu est le retour élastique, qui nécessite un sur-pliage pour compenser la récupération élastique après déchargement. Une prédiction fiable du retour élastique est donc indispensable à la qualité du produit fini.
Limite d’élasticité : complexité de la définition
La limite d’élasticité se définit comme la frontière entre le comportement élastique et plastique, mais sa détermination précise est complexe en raison de l’hétérogénéité des matériaux et de la présence de déformations plastiques à de faibles contraintes. Les essais de traction sur différents aciers mettent en évidence deux types de transitions : l’une sans limite nette et l’autre caractérisée par l’apparition d’un allongement ou de bandes de Lüders à la limite d’élasticité. Le module d’Young varie en fonction du matériau et de la direction, et s’éloigne fréquemment de la valeur standard de 210 GPa.
Banc de flexion à grande échelle : détection précoce des déformations
Pour pallier les limites des essais de traction dans la détection des premières déformations plastiques, un banc d’essai de flexion à grande échelle a été développé. Ce dispositif permet d’appliquer un moment de flexion contrôlé à de longues éprouvettes, révélant des déformations irréversibles à de faibles contraintes. Cet essai est plus représentatif des conditions réelles de pliage industriel. Les résultats expérimentaux confirment que les matériaux ne présentent jamais un comportement purement élastique avant la déformation plastique.
Modélisation compartimentée et hétérogénéité des matériaux
Face aux limites des modèles homogènes, le modèle compartimenté intègre l’hétérogénéité du matériau en attribuant différentes valeurs de limite d’élasticité aux éléments d’une simulation éléments finis, tout en conservant un module d’Young commun. Ces limites d’élasticité sont réparties statistiquement (loi de Rayleigh ou double Weibull). Les simulations avec ce modèle rendent mieux compte du comportement réel lors du déchargement dans les essais cycliques, ce qui améliore la prédiction du retour élastique.
La soutenance aura lieu le lundi 8 décembre 2025 à 9h00 en Amphi B14 à Polytech Annecy.
Le jury de thèse est composé de :
Professeur des universités, LaMé-CEROC, Rapporteur
Professeur des universités, LTDS, Rapporteur
Docteur, ArcelorMittal, Examinateur
Professeur des universités, SYMME, Examinateur