Numerical and Theoretical Study of Shot Peening and Stress Peen Forming Process

Le grenaillage de précontrainte est un procédé d'écrouissage largement utilisé dans les industries aérospatiale et automobile pour améliorer la résistance à la fatigue de composants métalliques et ainsi prolonger leur durée de vie utile. La performance et la répétabilité de cette amélioration dépendent largement des paramètres de grenaillage, tels que l'intensité Almen, le taux de recouvrement, la durée du traitement de grenaillage, etc. La méthode d'analyse par éléments finis a été adoptée pour simuler le procédé de grenaillage en raison du développement de plus en plus poussé des méthodes numériques et de l'augmentation des ressources et capacités informatiques disponibles. La plupart des modèles par éléments finis du procédé de grenaillage, tels que les modèles 2D ou les modèles à impact unique, ne peuvent représenter adéquatement ce procédé qui implique un grand nombre d'impacts de billes distribuées de façon aléatoire. Par conséquent, un des objectifs principaux de cette étude a été de développer un modèle 3D capable de simuler ce procédé aléatoire, et d'utiliser ce nouveau modèle afin d'étudier de façon quantitative les relations entre les paramètres de grenaillage et les résultats de ce traitement. La mise en forme par grenaillage avec application d'un pré-chargement externe est une utilisation particulière du grenaillage de précontrainte lors de la fabrication de composantes à paroi mince. Ce procédé est largement utilisé dans l'industrie aéronautique afin de produire des composantes minces avec des formes géométriques complexes, telles que des revêtements de voilure. La plupart des études publiées portant sur ce procédé consistent en des études expérimentales d'essais et erreurs. Par conséquent, un autre objectif de cette étude a été de développer un modèle numérique afin de simuler ce procédé, et d'investiguer quantitativement les relations entre les conditions de pré-chargement (moment de flexion ou force en tension appliquée) et la forme résultante (flèche maximale résultante ou rayon de courbure). Un nouveau modèle 3D par éléments finis capable de simuler les impacts de billes distribués de façon aléatoire a été développé afin de simuler de façon dynamique le grenaillage de précontrainte. En utilisant ce modèle aléatoire, des relations quantitatives ont été établies entre l'intensité du jet de billes, le taux de recouvrement, la rugosité induite et le nombre d'impacts, pour une composante en aluminium 2024. Les résultats de simulation montrent que ce nouveau modèle par éléments finis aide à bien comprendre le procédé et permet de mieux prédire les