Habilitation à Diriger des Recherches présentée par Arnaud DUCHOSAL à Polytech Tours au Département Mécanique le mardi 23 juin à 14h
Résumé :
Le manuscrit fait un bilan scientifique de ces 18 dernières années dans 5 établissements et activités de recherches différents. Malgré des thématiques de recherches relativement variées, le fil conducteur fait état d’analyses expérimentales et comparaison avec la simulation numérique. Dans un premier temps, l’expérience permet de mesurer les paramètres de sortie en fonction des paramètres d’entrée. Dans un deuxième temps, l’analyse numérique reproduit le contexte de l’expérience à l’aide de modèles judicieusement choisis, en fonction des paramètres expérimentaux, afin de comprendre les phénomènes physiques mis en jeu.
D’un point de vue expérimental, différents banc d’essais instrumentés ont été réalisés afin d’assurer la répétabilité du procédé et d’identifier et de mesurer les différents phénomènes physiques présent en fonction des paramètres d’entrée. L’expérience permet de reproduire en laboratoire les procédés de mise en forme tout en contrôlant les paramètres d’entrée et leurs influences sur les variables de sortie.
D’un point de vue numérique différents codes de calculs ont été utilisés (structure et fluide) afin de reproduire les procédés issus de l’expérience. Des simulation multiphysiques ont été élaborées telles que le couplage thermomécanique en soudage ou l’interaction fluide-structure pour simuler l’assistance MQL en usinage. L’aspect multiphasique a été abordé notamment pour simuler l’écoulement de la micro pulvérisation composée de fluides liquide et gazeux.
La comparaison expérience-simulation est le point phare de ce manuscrit. Elle permet d’un point de vue numérique d’ajuster les modèles choisis et de donner un sens aux phénomènes physiques d’un point de vue expérimental. L’objectif est de valider les modèles pour reproduire fidèlement les procédés afin de contrôler, prédire et lever les verrous scientifiques liés aux phénomènes physiques du procédé de mise en forme.
Enfin, ce manuscrit met en exergue deux projets de recherche distincts en lien avec la thématique de l’équipe de recherche MMP du LaMé et de la plateforme CEROC qui sont l’étude de l’assistance en usinage et l’influence des procédés en fonction de la microstructure du matériau.
Mes travaux réalisés dans le cadre de la MQL peuvent être pris en compte pour d’autres assistances actuelles, telle que la cryogénie (LN2 et LCO2). Ces procédés sont très utilisés mais plusieurs verrous scientifiques restent à lever tels que, les phases en présences en sortie de canalisations, leurs influences tribologiques et leurs effets sur la durée de vie de l’outil de coupe.
En lien avec ces procédés novateurs, de nouveaux matériaux issus de fabrication additive font leurs apparitions. Bien que la nature des matériaux à base nickel ou en alliage de titane pour l’aéronautique soit la même, la microstructure de ces matériaux issus d’impression 3D et donc leurs comportements mécaniques sous sollicitations statique ou dynamique (fatigue), sont assez différents. L’un des verrous scientifiques le plus prédominant est la prise en compte de l’hétérogénéité de la microstructure lors de la mise en forme du matériau.
L’objectif est ainsi d’obtenir un chainage numérique du procédé de mise en forme voir même du cycle de vie complet du matériau dans un environnement « Big Data » et « Industrie 4.0 ».