Modeling and simulation of thermoforming

Modélisation et simulation du thermoformage Cette thèse est focalisée sur la simulation et la modélisation de l’étape de formage d’un procédé de thermoformage assisté par poinçon, pour la mise en forme de feuilles thermoplastiques amorphes. L’étude a été orientée vers le développement d’une méthode hybride expérimentale-numérique pour combler la divergence entre les résultats numériques approximatifs et les mesures expérimentales. La méthode hybride se base sur différentes briques élémentaires, notamment (i) une approche de modélisation phénoménologique, (ii) une intégration de données expérimentales de champs complets « réalistes » obtenus par la technique de stéréo-corrélation d’images numériques et (iii) une approche « finite element method updating » (FEMU). Pour cela, dans un premier temps les contextes technologiques et scientifiques du thermoformage ont été investigués. Dans un deuxième temps, les principaux défauts liés à ce procédé ainsi que les défis rencontrés lors des simulations numériques ont été mis en évidence. Par la suite, une revue non exhaustive de la littérature a été menée sur des modèles constitutifs couramment utilisés dans le cadre des simulations de thermoformage. Par conséquent, un modèle du type Mooney-Rivlin hyperélastique à deux paramètres, a été considéré pour la brique numérique de la méthode hybride. La méthode FEMU a été d’abord alimentée par des données expérimentales de champs complets de déplacements obtenus à partir de mesures stéréo-DIC combinés à des tests d’étirement unidirectionnel quasi-isotherme de polystyrène choc (PSC) afin d’identifier par méthode inverse les paramètres du modèle hyperélastique. Les résultats de l’identification inverse montrent que les paramètres identifiés du modèle sont très sensibles à l’hétérogénéité des champs expérimentaux et au choix de la région d’intérêt. Ainsi, une approche originale utilisant des tests de mouvement de corps rigides a été proposée pour quantifier les incertitudes et les erreurs affectant les données stéréo-corrélation d’images numériques dans la gamme de températures de thermoformage. Enfin, la méthode hybride a été extrapolée à des conditions non isothermes sur la base d’un « vrai » cas d’étude de thermoformage assisté par poinçon. Une preuve de concept de la méthode hybride expérimentale-numérique développée est démontrée pour identifier le coefficient de frottement réel dans un mode de Coulomb.