Conception du comportement vibratoire des structures non-linéaires amorties

Dans l’objectif général de conception du comportement vibratoire des structures non-linéaires amorties, les avancées les plus significatives sont liées aux stratégies d’exploitation des calculs viscoélastiques [A2016-29] et à la capacité de réaliser des calculs faisant intervenir des liaisons avec contact frottant distribué sur des surfaces pour des structures industrielles complexes : liaisons boulonnées dans le cadre du FUI MAIAS (thèse C. Hammami 10/2014) poursuivi dans le FUI CLIMA par SDTools, surfaces de freinage induisant du crissement [C2014-48, C2012-41]. La possibilité de réaliser ces calculs et de les exploiter est tout à fait originale au niveau international et est liée à des efforts d’industrialisation par SDTools (projet ADEME AcouFren et études CBI, Audi, Daimler, PSA) et des développements théoriques dans les méthodes de réduction de modèle : méthodologie de réduction Component Mode Tuning et multi-modèle, macro-efforts principaux [C2014-24] et exploitation des amplitudes modales dans des transitoires non-linéaires [C2014-48, C2012-38]. Dans le cadre de la thèse CIFRE d’Elodie Arlaud 12/16), une approche originale pour la réduction paramétrée des structures périodiques a aussi été proposée.

Analyse temporelle de comportements vibratoires non-linéaires

D’un point de vue expérimental, l’analyse temporelle de comportements vibratoires non-linéaires est abordée pour l’interaction pantographe caténaire (thèse CIFRE/SNCF d’Olivier Vo Van 07/2016, [A2017-43]), le crissement de frein (thèse CIFRE/SDTools de Guillaume MARTIN 03/2017), l’interaction voie/véhicule [A2016-2], les actions sur le SHM (avec M. Rébillat et N. Mechbal) et l’exploitation d’essais d’usinage. Une caractéristique importante de ces études est la considération de temps longs associés à une forte richesse fréquentielle qui doit impérativement être prise en compte.

Analyse modale et le recalage de modèle

Un deuxième volet expérimental est l’analyse modale et le recalage de modèle pour lesquels des critères d’erreur expérimentale ont été introduits [A2017-32] et un couplage réduction de modèle et expansion [C2016.3, thèse G.Martin] a permis d’aborder des problèmes de grande taille. Des efforts sur la description statistique de la variabilité expérimentale ont aussi été réalisés en [A2014-64, A2014-49, thèse G.Martin].

Modélisation des systèmes usinants

Dans le domaine de l’usinage nous avons continué à nous intéresser à la prise en compte des flexibilités des outils et des pièces pour la prévision des défauts géométriques (défauts de formes et d’ondulation). Trois thèses ont été soutenues durant ce quinquennal. Toutes intègrent une confrontation expérimental/numérique. Avec la thèse de Henri-François Boyer (2013) nous nous sommes concentré les déformations d’origine thermique dans un contexte d’usinage MQL (Minimun Quantity of Lubricant) où, à cause l’absence de lubrifiant (recherche d’un usinage plus propre et moins coûteux), la stabilisation thermique de la pièce n’est plus garantie. Avec la thèse de Jaouher Selmi (2015) nous nous sommes concentré sur la modélisation du comportement dynamique de l’outil et de la machine. Une méthodologie, validée expérimentalement, et utilisant des mesures sur un outil étalon, nous a permis, pour des familles d’outils, d’obtenir une prédiction de la fonction de transfert du système en pointe d’outil suffisamment précise pour prédire la survenue de broutement durant l’usinage [A2016-49]. Enfin la thèse d’Artem Gerasimenko (2016, co-tutelle avec la Russie) s’est elle concentrée sur la prise en compte de la flexibilité de la pièce sur la survenue du broutement. Le support d’étude, le tournage d’un tube mince, présente une richesse phénoménologique importante : broutement, talonnage, parois minces, évolution progressive du comportement dynamique de la pièce suite à l’enlèvement de matière. Un modèle dynamique évolutif a été mis en place est a permis une meilleure compréhension des observations expérimentales [C2015-09, C2016-14]. Cette thèse a été l’occasion de renforcer nos lien avec la Russie et à conduit à la mise en place d’un Projet de Recherche Conjoint CNRS —RFBR (Russian Foundation for Basic Research) qui se focalise sur la modélisation de l’interaction outil/pièce [A2017-21], sur la mise en place d’utilisation de mesure indirecte des efforts de coupe en présence de vibration, et sur l’étude de la stabilité des opérations d’usinage pour des conditions opératoires exhibant une interaction outil/matière très non-linéaire.

Par ailleurs une réécriture complète du logiciel dédié à la simulation numérique en temporel de l’usinage a été réalisée. Cette réécriture a été rendue nécessaire pour accroitre les performances numériques du précédent logiciel ainsi que sa portabilité. Elle permet également d’offrir de nouvelles perspectives de développement en intégrant notamment, pour les outils, des volumes en dépouilles (prise en compte du talonnage). Cette nouvelle version est celle utilisée dans le FUI IMPULSA (cf second fait marquant) démarré en juillet 2015. Concernant ce FUI, sur un plan scientifique, deux points nous concernent particulièrement : l’étude de l’amortissement induit par le système de bridage de la pièce et l’impact du talonnage sur la stabilité de l’usinage.