Etude de la coupe en perçage par le biais d'essais élémentaires en coupe orthogonale : application aux composites carbone-époxy

L'assemblage de pièces de structures composites, notamment en carbone/époxy, est souvent réalisé par liaison boulonnée. Ceci nécessite le perçage des logements de fixations. Cette opération de perçage doit répondre à des contraintes de fiabilité, de productivité et de qualité d'usinage. L'opération de perçage doit donc être maitrisée, ce qui passe par une meilleure compréhension des phénomènes présents en perçage. Mais l'étude de ces phénomènes se heurte à des obstacles tels que l'aspect confiné de l'opération, la géométrie complexe et variable du foret, la variation de vitesse le long de l'arête principale de coupe... Afin de s'affranchir de ces obstacles, des essais élémentaires représentatifs de la coupe en perçage peuvent être proposés. Ce travail de thèse s'inscrit dans cette optique. Ce travail s'articule autour de trois axes. Le premier concerne une étude de la représentativité des différents essais élémentaires vis-à-vis du perçage. Un outil d'identification de géométrie d'outil est proposé ; il permet d'identifier l'évolution de la géométrie locale des outils coupants et ainsi de proposer des essais élémentaires qui soient géométriquement et cinématiquement représentatifs de la coupe en perçage. Le second axe développé propose une étude des phénomènes présents en coupe orthogonale quasi-statique. Cela permet de s'affranchir des effets liés à la vitesse. Dans ce cadre, des essais de corrélation d'images en coupe orthogonale sont proposés. Ils permettent l'analyse des champs de déplacements et de déformations. Une analyse des efforts générés, de la morphologie des copeaux et des états de surfaces obtenus en fonction de l'angle de coupe et de l'angle ?2 entre la vitesse de coupe et la direction des fibres est également réalisée. Deux types de modèles numériques, macro- mécanique et micro-mécanique, sont proposés. Ils sont confrontés aux résultats expérimentaux. Le dernier axe de travail présente l'analyse des phénomènes liés à la vitesse de coupe en coupe orthogonale. Le modèle macro-mécanique est modifié afin d'intégrer des phénomènes tels que la variation des contraintes à rupture de la matrice en fonction de la vitesse de déformation, ou encore l'évolution du frottement en fonction de la vitesse de glissement. Les résultats du modèle sont confrontés aux résultats expérimentaux.