Cet article, soumis en novembre 2015, est au coeur de la contribution de cette recherche. Les div... more Cet article, soumis en novembre 2015, est au coeur de la contribution de cette recherche. Les divers outils mathématiques parcourus dans la revue de littérature et ce, dans des domaines variés, sont mis en oeuvre dans cet article qui traite de la construction du modèle de simulation pour un obus de 105 mm. Des éléments complexes du coulage tels que le retrait, les contraintes résiduelles et l'adhérence aux parois sont inclus dans ce travail. Il est également question des bonnes pratiques à adopter pour un refroidissement contrôlé. En particulier, les avantages liés à des techniques comme celle de la sonde thermique sont démontrés numériquement.
A comprehensive simulation tool is developed to describe and optimize the cooling cycle in the me... more A comprehensive simulation tool is developed to describe and optimize the cooling cycle in the melt‐casting of Composition B. It comprises a multiphysics approach tackling heat, mass, and momentum transfers involved in the casting process. The highly nonlinear solidification step and development of thermal stresses are included. A V & V (Verification and Validation) approach was adopted whereby the model was verified against a benchmark problem and tested with a simple cylindrical geometry. Then, the approach was applied to a 105 mm caliber artillery shell and simulation results were in close agreement with experimental measurements. The model is equipped with a CZM function to account for adhesion between the solidified cast and the mold. During cooling, separation is possible and the size and location of gaps, depending on shrinkage and adhesion, are successfully emulated. The importance of controlled solidification is pointed out, especially regarding steep temperature gradients ...
L'utilisation d'outils numeriques dans l'industrie de la defense est en pleine essor,... more L'utilisation d'outils numeriques dans l'industrie de la defense est en pleine essor, notamment pour la mise en oeuvre des explosifs fusibles. Les materiaux energetiques etant visqueux et possedant une faible conductivite thermique, ils sont caracterises par un nombre de Prandtl eleve. Par consequent, le cycle de refroidissement de ces materiaux speciaux est tres long compare a la coulee de metaux, par exemple. Il est donc imperatif d'optimiser ce cycle de refroidissement qui se trouve etre l'etape cle dans la mise en forme des materiaux energetiques. La presente etude met en avant un outil numerique construit avec COMSOL Multiphysics et qui est consacre a la modelisation de la solidification et des contraintes residuelles engendrees lors du refroidissement d'un materiau energetique appele Composition B. La simulation permet de detecter le retrait et comprend une fonction CZM (Cohesive Zone Modeling) pour modeliser l'adherence aux parois de l'obus. L&...
Cet article, soumis en novembre 2015, est au coeur de la contribution de cette recherche. Les div... more Cet article, soumis en novembre 2015, est au coeur de la contribution de cette recherche. Les divers outils mathématiques parcourus dans la revue de littérature et ce, dans des domaines variés, sont mis en oeuvre dans cet article qui traite de la construction du modèle de simulation pour un obus de 105 mm. Des éléments complexes du coulage tels que le retrait, les contraintes résiduelles et l'adhérence aux parois sont inclus dans ce travail. Il est également question des bonnes pratiques à adopter pour un refroidissement contrôlé. En particulier, les avantages liés à des techniques comme celle de la sonde thermique sont démontrés numériquement.
A comprehensive simulation tool is developed to describe and optimize the cooling cycle in the me... more A comprehensive simulation tool is developed to describe and optimize the cooling cycle in the melt‐casting of Composition B. It comprises a multiphysics approach tackling heat, mass, and momentum transfers involved in the casting process. The highly nonlinear solidification step and development of thermal stresses are included. A V & V (Verification and Validation) approach was adopted whereby the model was verified against a benchmark problem and tested with a simple cylindrical geometry. Then, the approach was applied to a 105 mm caliber artillery shell and simulation results were in close agreement with experimental measurements. The model is equipped with a CZM function to account for adhesion between the solidified cast and the mold. During cooling, separation is possible and the size and location of gaps, depending on shrinkage and adhesion, are successfully emulated. The importance of controlled solidification is pointed out, especially regarding steep temperature gradients ...
L'utilisation d'outils numeriques dans l'industrie de la defense est en pleine essor,... more L'utilisation d'outils numeriques dans l'industrie de la defense est en pleine essor, notamment pour la mise en oeuvre des explosifs fusibles. Les materiaux energetiques etant visqueux et possedant une faible conductivite thermique, ils sont caracterises par un nombre de Prandtl eleve. Par consequent, le cycle de refroidissement de ces materiaux speciaux est tres long compare a la coulee de metaux, par exemple. Il est donc imperatif d'optimiser ce cycle de refroidissement qui se trouve etre l'etape cle dans la mise en forme des materiaux energetiques. La presente etude met en avant un outil numerique construit avec COMSOL Multiphysics et qui est consacre a la modelisation de la solidification et des contraintes residuelles engendrees lors du refroidissement d'un materiau energetique appele Composition B. La simulation permet de detecter le retrait et comprend une fonction CZM (Cohesive Zone Modeling) pour modeliser l'adherence aux parois de l'obus. L&...
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