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An elastic-plastic micromechanical behavior model written in the finite strains framework is presented. It is shown that the present model is able to reproduce the behavior for BCC materials during simple and complex loading paths. A ductility criterion based on the ellipticity loss of the elastic-plastic tangent modulus is introduced. Qualitative results obtained with this criterion are in good agreement with expected and literature ones.

In this work, the formulation of the finite element “SHB8PS” is revisited in order to eliminate some persistent membrane locking or transverse shear locking. Let us recall that the “SHB8PS” is a continuum mechanics shell element obtained from a purely three-dimensional formulation. It therefore possesses eight nodes and five integration points distributed according to the thickness direction. Thus, it can be used to model thin structures while correctly taking into account the various phenomena throughout the thickness. In order to improve its calculation performances and to avoid some blockages, reduced integration was employed. The hourglass modes generated by under-integration are efficiently stabilized and the persistent locking modes are eliminated using a projection technique entering under the “Assumed Strain Method” formalism.

This work aims to study the strain localization during the plastic deformation of sheets metals. This phenomenon is precursor for the fracture of drawing parts, so its prediction using advanced behavior models is an active research field. Most often, an accurate prediction of localization requires damage to be considered in the simulation. For this purpose, an advanced, anisotropic elastoplastic model has been coupled with a classical, isotropic damage model. The coupling with the damage model is carried out in the frame of continuum damage mechanics. In order to detect the localization during sheet forming, Rice’s localization criterion is introduced. The coupled elastoplastic damage model is implemented in the Abaqus/Implicit software, via the user routine UMAT, while Rice’s criterion is incorporated in the same code, via the user routine UVARM. Simulations of typical rheological tests are performed in the numerical investigation. The predicted forming limits are very consistent with literature results. The fully 3D formulation adopted in our development allowed for some new results – like the out-ofplane orientation of the normal to the localization band.

La modélisation du comportement des tôles lors de la mise en forme est nécessaire pour la compréhension et la prédiction de nombreux phénomènes (retour élastique, striction localisée, variation d’épaisseur et ondulations aux bords) observés sur les pièces embouties. Les observations expérimentales ont montré que ces phénomènes dépendent de différents facteurs liés d’une part au matériau (microstructure, anisotropie initiale) et d’autre part au trajet de déformation (anisotropie induite par écrouissage et évolution de la texture). Ainsi, prédire ces phénomènes de déformation exige de prendre en compte tous ces facteurs dans les modèles de comportement. Lors de la mise en forme par emboutissage les tôles subissent de grandes déformations élastoplastiques. On s’intéressera dans ce travail à l’étude de la réponse de deux aciers à différents trajets de déformation et lors de l’emboutissage. Dans la section suivante, on présentera le cadre général de la formulation d’un modèle de comportement élastoplastique en grandes déformations et on donnera un cas particulier de lois d’écrouissage. La section 3 est consacrée à l’intégration des équations constitutives du modèle dans le but de l’implémenter dans un code de calcul d’éléments finis. En dernière section, un ensemble d’applications numériques est réalisé sur un acier monophasé et un acier biphasé.

This work consists to study the spring back in the deep drawing of flat sheets. A phenomenological elastoplastic model taking into account the strain path change was implemented in the ABAQUS software using an implicit integration scheme. The simulations were realised on a benchmark deep drawing test designed to emphasize the spring back behaviour. A study on the influence of the process parameters was realised with the variation of blank holder force and friction coefficient between the tools and the sheet.

An elastic-plastic single-crystal behaviour based on a micromechanical description is formulated in large strains. Self-consistent model leads to macroscopic behaviour. This one is coupled with Rice criterion to predict the apparition of instabilities. FLD are plotted for monotonic or complex loadings. The results agree with experimental observations.

Dans cette étude, un modèle de comportement micromécanique monocristallin écrit dans le cadre des grandes déformations tiré de Iwakuma [1983] est présenté. Ce modèle suppose que la déformation plastique est uniquement due au glissement des plans cristallins. La gestion de l’activation des systèmes de glissements est faite à partir d’une loi inspirée de la viscoplasticité tirée de Ben Zineb [2001], ce qui permet un gain de temps considérable par rapport à une approche classique (recherche de la combinaison de systèmes de glissement minimisant l’énergie de Franciosi Zaoui [1991] ). Les résultats expérimentaux pour des essais de cisaillement sont comparés à ceux issus du modèle. Ainsi le modèle présenté est capable de prédire le comportement, avec une bonne adéquation entre théorie et expérience. Cette étude a bénéficié du soutien financier de Arcelor Recherche et Développement.

Plusieurs travaux ont été consacrés au développement d’éléments finis solides capables de modéliser des structures minces. Les avantages de tels éléments coques massives sont multiples : ils permettent de mailler aisément des géométries complexes où coques et solides doivent cohabiter sans les problèmes classiques de raccordement de maillages, ils sont capables de représenter le comportement de structures minces tout en prenant correctement en compte les phénomènes à travers l’épaisseur et avec un gain de temps de calcul significatif. Un élément de cette famille appelé « SHB8PS » a récemment été développé à partir d’une formulation purement tridimensionnelle. Dans cette étude, la formulation du SHB8PS est revisitée avec une nouvelle projection pour éliminer certains blocages persistants en flexion et en cisaillement transverse.

The "SHB8" continuum shell element is an under integrated element, stabilized then projected by the "Assumed Strain Method ". Its good experience feedback compared to the standard elements of INCA and ASTER led us to implement it in the ABAQUS code using the UEL subroutine. Its performances are again checked on linear static patch tests. Compared to the ABAQUS elements: C3D8I and S4, the "SHB8" presents a fast convergence even for coarse mesh.

Shape discrimination of objects relies on sensory and contextual cues. While existing studies explored cues for shape discrimination, an underexplored question remains what the minimal haptic cue (one kind of the sensory cues) is sufficient for such discrimination with contextual cues in virtual environments (VE). This study examined whether the changes of force direction – as a haptic cue – could serve this sufficiency. The results of the study confirmed the sufficiency for the discrimination under certain conditions. This confirmation implied a potential of applying force direction to simplify the design of haptic cues for VE applications.