CSMA 2013 11e Colloque National en Calcul des Structures 13-17 Mai 2013 Développement d’une loi de comportement pour la zone pâteuse dans les procédés de soudage Hussein Amin-El-Sayed 1,2 ∗ , Bruno Souloumiac 2 , Eric Feulvarch 1 , Frédéric Boitout 2 , Jean- Baptiste Leblond 3 , Jean-Michel Bergheau 1 1 Univ de Lyon, UMR 5513 CNRS, ENISE, Laboratoire de Tribologie et Dynamique des Systèmes, hussein.amin-el-sayed@enise.fr, eric.feulvarch@enise.fr, jean-michel.bergheau@enise.fr 2 ESI-Group, bruno.souloumiac@esi-group.com, frederic.boitout@esi-group.com 3 UPMC, Laboratoire Jean le Rond d’Alembert, jbl@lmm.jussieu.fr ∗ Auteur correspondant Résumé — Dans ces travaux relatifs au soudage, nous proposons une loi de comportement pour la zone pâteuse située entre le métal de base et le métal en fusion. L’objectif est d’intégrer le comportement de cette zone dans la modélisation solide du procédé de soudage afin calculer les conséquences induites et en particulier la formation des contraintes résiduelles. Mots clés — Loi de comportement, zone pâteuse, soudage, Éléments Finis. 1 Introduction La modélisation du soudage entraîne la présence du matériau sous plusieurs états comme indiqué sur la figure 1. Dans le domaine expérimental, Decultieux [1] et Vicente [3] ont attribué une loi de compor- tement spécifique à chacun de ces états lors de la solidification. Ils considèrent un fluide newtonien pour une fraction de liquide ( f L = 100%), un semi-liquide visco-plastique (50% ≺ f L ≺ 100%), un semi-solide elasto-visco-plastique (0% ≺ f L ≺ 50%) et un solide elasto-plastique pour ( f L = 0%). D’un point de vue numérique, la simulation par éléments finis de ces différents états n’est pas tou- Zone fondue Zone pâteuse Métal de base A B Fig. 1 – Les différents états au cours du procédé de soudage en T jours évidente. Différentes lois de comportement existent pour le solide et le fluide indépendemment. Par contre, la modélisation de la partie mixte (semi-fluide et semi-solide) au voisinage du point de fu- sion ou de solification reste problématique. C’est la raison pour laquelle la modélisation de cette zone a souvent été mise à l’écart par les auteurs. Cependant, certaines approches plus ou moins réalistes ont été proposées au fil du temps. Heuze [5] a proposé une approche mixte permettant de simuler le procédé de soudage par friction et malaxage. Son approche consiste à coupler un solide lagrangien et un fluide 1