Contribution to 3D numerical simulation of hot forging process: Study of contact and multigrid computation - Archive ouverte HAL Access content directly
Theses Year : 1999

Contribution to 3D numerical simulation of hot forging process: Study of contact and multigrid computation

Contribution à la simulation numérique tridimensionnelle du forgeage à chaud : étude du contact et calcul multigrille

(1)
1
Katia Mocellin

Abstract

This work is within the framework of numerical modeling by finite elements of the process of hot forging of metals. The purpose of it is optimization of the software Forge 3 of three-dimensional digital simulation. It is directed around two points blocking for a use of this software: problems of precision on the surface of contact between the part and the tool and a high calculating time. In the first part, we study the problem of the unilateral contact. On the basis of the method of penalization existing, we improve the algorithm of contact by the installation of an implicit algorithm. We validate these developments on several cases of forging where one shows the contribution of the new algorithm in term of precision on the management of surface between the part and the tool. In the second part, wee deal with problem of calculating time. In spite of the installation of a method of parallel computation the time of calculation for a three-dimensional simulation remain very high. Our work thus consisted in replacing the solvor of minimal residual type implemented in Forge 3 by a method asymptotically optimal based on the use of multigrid. We developed an original method using the method of minimal residual like smoother and a method of grid refinement for the construction of the various levels. We optimized this algorithm by introducing in particular a preconditioner using an incomplete Crout factorization for the resolutions on the coarse grid. The results obtained with two-grids on various cases of forging are excellent and the few results on a calculation with three levels of grid are very encouraging.
Ce travail se situe dans le cadre de la modélisation numérique par éléments finis du procédé de forgeage à chaud des métaux. Il a pour but l'optimisation du logiciel de simulation numérique tridimensionnelle Forge 3. Il s'oriente autour de deux points bloquants pour une utilisation de ce logiciel: des problèmes de précision sur la surface de contact entre la pièce et l'outil et un temps de calcul élevé. Dans la première partie, on étudie le problème du contact unilatéral. En partant de la méthode de pénalisation existant, on améliore l'algorithme de contact par la mise en place d'un algorithme implicite. On valide ces développements sur plusieurs cas de forgeage où l'on montre l'apport du nouvel algorithme en terme de précision de gestion de la surface entre la pièce et l'outil. Dans la seconde partie, on traite du problème de temps de calcul. Malgré la mise en place d'une méthode de calcul parallèle les délais de calcul pour une simulation tridimensionnelle restent très élevés. Nos travaux ont donc consisté à remplacer le solveur de type résidu minimal implémenté dans Forge 3 par une méthode asymptotiquement optimale basée sur l'utilisation de multigrilles. Nous avons développé une méthode originale utilisant la méthode de résidu minimal comme lisseur et une méthode de raffinement de maillage pour la construction des différents niveaux. Nous avons optimisé cet algorithme en introduisant en particulier un préconditionneur utilisant une factorisation de Crout incomplète pour les résolutions grille grossière. Les résultats obtenus en bigrille sur différents cas de forgeage sont excellents et les quelques résultats sur un calcul avec trois niveaux de maillage sont très encourageants.
Fichier principal
Vignette du fichier
these-mocellin.pdf (4.91 Mo) Télécharger le fichier

Dates and versions

tel-00480385 , version 1 (04-05-2010)

Identifiers

  • HAL Id : tel-00480385 , version 1

Cite

Katia Mocellin. Contribution à la simulation numérique tridimensionnelle du forgeage à chaud : étude du contact et calcul multigrille. Mécanique [physics.med-ph]. École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 1999. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00480385⟩
499 View
413 Download

Share

Gmail Facebook Twitter LinkedIn More