Elastic deformation of the forging presses and parallel computation
Déformations élastiques des presses de forgeage et calcul parallèle
Résumé
To improve the precision of numerical simulations of cold forging processes a model of press deflection is introduced in Forge3® software. The press deformations are the result of a combined stiffness of the piece-tools-press that evolves during the forging process since the piece's geometry changes. Applying the virtual work principle to the whole system, the couples equations arise that determine the velocity/pressure field for the part and the tools, and also six additional degrees of freedom for rigid body motion that represent the deflection of the press. Account for this model in some industrial applications was found justified and efficient. The comparison of the simulation results with the experimental data has shown an excellent accordance, thus validating the model proposed and its implementation in Forge3® software. The second part of this work concerns the parallel computation and in particular the domain decomposition methods. On the base of two classical DD methods, the Schur complement method and FETI method, a new hybrid approach is proposed. It is better suited to the mix velocity/pressure formulation existing in Forge3®. The aspects of preconditioning and rigid body modes are as well treated. The results obtained while a performance study of these three methods for the Forge3® applications are very promising.
Afin d'améliorer la précision de la simulation numérique des procédés de forgeage à froid, un modèle de raideur de presse de forgeage a été introduit dans le logiciel Forge3®. Les déformations de la structure de la presse sont le résultat combiné du système pièce-outillage-presse qui évolue pendant le procédé de forgeage puisque la géométrie de la pièce évolue aussi. Le principe des puissances virtuelles appliqué à ce système conduit aux équations fortement couplées, qui déterminent les champs de vitesses et de pressions dans la pièce forgée et les outils déformables, mais aussi six vitesses additionnelles de corps rigide représentant les déflections de la presse. La prise en compte de ce modèle dans les applications industrielles s'est avérée justifiée et efficace. La comparaison des résultats des simulations avec des données expérimentales a montré un excellent accord, validant ainsi le modèle utilisé et son implémentation dans Forge3®. La deuxième partie de ce travail concerne le calcul parallèle et plus précisément les méthodes de décomposition de domaine. En se basant sur deux méthodes "classiques", la méthode de complément de Schur et la méthode FETI, nous avons proposé une nouvelle approche hybride, a priori mieux adaptée à la formulation mixte en vitesse/pression caractéristique de Forge3®. Les aspects de pré-conditionnement et de traitement des modes rigides ont également été abordés. Les résultats obtenus lors d'une étude des performances de ces méthodes dans le cadre de Forge3® sont prometteurs.