Modélisation des couplages fluide/solide dans les procédés d’assemblage à haute température

Abstract

On developpe dans ces travaux un outil numerique permettant de simuler le procede Friction Stir Spot Welding. Le modele est base sur un couplage fluide/solide et permet une description correcte des parties fortement malaxee et solide de la structure. Une approche ALE est utilisee avec un mouvement arbitraire defini de facon que le maillage suive la matiere dans la partie solide mais pas dans la partie pâteuse. Ceci permet la simulation de plusieurs tours de l'outil tout en suivant les bords des toles soudees durant le procede. Ce modele numerique s'appuie sur l'element fini mixte P1+/P1. Ce dernier a ete developpe avec une formulation temperature/vitesse/pression en mecanique des fluides (dans le cas d'un ecoulement laminaire incompressible et transitoire) et en mecanique des solides dans le cadre des grandes transformations. La transition fluide/solide est effectuee au moyen d'un test explicite sur une temperature moyenne par element, l'interface passant alors entre les elements du maillage. Une procedure d'actualisation de la geometrie associee a l'approche ALE est effectuee a convergence. Ce couplage a ete integre au sein d'une nouvelle option du code SYSWELD. On presente ici une premiere simulation du procede Friction Stir Spot Welding. D'autre part, deux montages specifiques sont proposes pour l'investigation du procede Friction Stir Spot Welding. Ces deux dispositifs integrent une demarche de validation globale visant a calibrer la modelisation proposee du procede. La strategie experimentale suivie est detaillee, et des premiers resultats obtenus sur un alliage d'aluminium basique sont presentes.