Présentation
Auteur(s)
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Pierre MOUSSEAU : Maître de conférences à l’IUT de Nantes
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Alain SARDA : Maître de conférences - Responsable du département Science et Génie des Matériaux à l’IUT de Nantes
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Rémi DETERRE : Professeur des Universités - Directeur du laboratoire OPERP – IUT de Nantes
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Lire l’articleINTRODUCTION
Cat-1D est un outil de simulation de problèmes thermiques monodimensionnels et transitoires. Il a été développé par Alain Sarda et Pierre Mousseau, enseignants-chercheurs en thermique à l’IUT de Nantes. L’objectif initial, qui a motivé la réalisation du code de calcul, était d’offrir aux étudiants en Sciences et Génie des Matériaux un outil de simulation permettant d’appréhender des phénomènes thermiques complexes à mettre en évidence expérimentalement.
La spécificité de Cat-1D réside dans son orientation matériaux, c’est-à-dire que les comportements thermiques des systèmes sont pilotés par les propriétés de la matière.
Cat-1D est évolutif par l’intégration de nouveaux phénomènes et de nouveaux modules spécifiques à tel ou tel procédé de mise en forme.
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Exemple d’application : cycle d’injection6. Module cycle thermique
Cette fonction consiste en la possibilité de simuler une injection de pièce et son éjection après un temps donné. Le cyclage est défini à l’aide de deux temps caractéristiques (figure 4) : le temps de phase 1 ou les trois milieux sont en contact et échangent de la chaleur et le temps de phase 2 ou le milieu central est virtuellement éjecté et échange avec le milieu extérieur. Les surfaces des milieux 1 et 3 qui étaient en contact avec celui-ci échangent eux aussi de la chaleur avec le milieu extérieur.
Pour utiliser ce module, l’utilisateur doit connaître les différents coefficients d’échange qui correspondent à chacune des deux phases du cycle. Le nombre de cycles à simuler est aussi une donnée d’entrée ainsi que les durées des deux phases.
Lorsque le moule est fermé, la nature du contact entre le moule et la pièce injectée influence les transferts de chaleur. Cat-1D propose trois alternatives pour le traitement des résistances de contact :
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l’utilisateur saisit une valeur de résistance constante durant tout le calcul ;
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l’utilisateur laisse libre la résistance de contact. Elle est alors calculée pendant tout le cycle en prenant en compte le retrait de la matière. Dans cette configuration, l’utilisateur doit fournir le cycle de pression et le diagramme pvT du matériau (ou faire appel à la base de donnée pour ce dernier) ;
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l’utilisateur impose une valeur constante de résistance qui le restera jusqu’au maintien en pression. Ensuite Cat-1D prend le relais et estime la résistance de contact.
En sortie, l’évolution des températures et du retrait de la pièce sont accessibles à l’utilisateur.
L’algorithme d’optimisation pour la recherche du temps de refroidissement optimal de la pièce moulée est donné sur la figure 5.
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