Analyse Expérimentale et Numérique du Comportement de Membranes Thermoplastiques en ABS et en HIPS dans le Procédé de Thermoformage

Authors


Abstract

Dans cet article nous nous intéresserons, d'une part à la caractérisation biaxiale, en soufflage libre du comportement des membranes thermoplastiques circulaires en ABS et en HIPS et, d'autre part à la simulation numérique de la mise en forme d'une pièce creuse en ABS et en HIPS. Les modèles de comportement hyperélastique de Mooney-Rivlin et d'Ogden sont considérés. Dans un premier temps nous utilisons la méthode des différences finies à pas variables pour la résolution du problème d'équilibre de la membrane et un algorithme modifié de Levenberg-Marquardt pour minimiser la différence entre la pression calculée et celle mesurée. Ceci permet l'identification des constantes matérielles incorporées dans les modèles utilisés. Pour la modélisation numérique par la méthode dynamique des éléments finis, nous considérons une formulation lagrangienne, l'hypothèse de la théorie des membranes et une charge en pression, découlant de la loi des gaz parfaits, pour étudier l'influence des lois de comportements sur la distribution finale des épaisseurs et des contraintes dans une pièce thermoformée en ABS et en HIPS.

Abstract

In this work, we are interested, on the one hand in the characterization of circular polymeric ABS and HIPS membrane under biaxial deformation using the bubble inflation technique, on the other hand in modelling and numerical simulation of the thermoforming of ABS and HIPS materials using the dynamic finite element method. Hyperelastic models (Mooney-Rivlin, Ogden) are considered. First, the governing equations for the inflation of a flat circular membrane are solved using a variable-step-size-finite difference method and a modified Levenberg-Marquardt algorithm to minimize the difference between the calculated and measured inflation pressure. This will determine the material constants embedded within the models used. For numerical simulation, the lagrangian formulation together with the assumption of the membrane theory is used. Moreover, the influence of the hyperalastic model on the thickness and on the stress distribution in the thermoforming sheet are analysed for ABS and HIPS materials.

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