Optimisation de forme en forgeage 3D

Ce travail de these a pour but l'optimisation de forme en forgeage 3D. Les problemes a resoudre consistent a chercher la forme optimale du lopin initial ou des outils de preforme afin de minimiser une fonction cout F qui represente une mesure de non-qualite definie par les industriels. Ce sont souvent des problemes multi optima, et le temps necessaire pour une evaluation de la fonction cout est tres eleve (de l'ordre de la journee). L'objectif de cette these est de construire un module d'optimisation automatique qui permet de localiser l'extremum global a un cout raisonnable (moins de 50 calculs de la fonction cout a chaque optimisation). La simulation du proce��de est effectuee avec le logiciel elements finis FORGE3®. Les formes axisymetrique des pieces initiales ou des outils de preforme (dans le cadre du forgeage multi-passes) sont parametrees en utilisant des polygones quadratiques ou des courbes Bsplines. Differentes fonctions couts sont considerees, comme l’energie totale de forgeage ou la mesure non-qualite de la surface (defaut de repli). Le gradient de ces fonctions couts est obtenu par la methode de l'Etat Adjoint combinee avec la methode de differentiation semi-analytique. Dans ce travail, afin d'aborder une famille de procedes de forgeage plus vaste, ce calcul du gradient (initie dans la these de M. Laroussi) a ete etendu aux parametres de forme des outils de preformes dans le cadre du forgeage multi passes. Differents algorithmes d'optimisation ont ete etudies : un algorithme BFGS standard, un algorithme de type asymptotes mobiles, une strategie d'evolution couplee avec une surface de reponse basee sur le Krigeage et deux nouveaux algorithmes hybrides proposes dans le cadre de ce travail. Cette approche hybride consiste a coupler un algorithme genetique avec une methode de surface de reponse pour reduire le nombre d'evaluations de la fonction cout. Tous les algorithmes etudies sont compares sur deux problemes caracteristiques de forgeage 3D, respectivement l'optimisation de la geometrie de la preforme et celle des outils de preforme. Les resultats obtenus montrent la faisabilite de l'optimisation de forme en forgeage 3D, c'est-a-dire l'obtention de resultats satisfaisant en moins de 50 simulations 3D et la robustesse des algorithmes a base de meta-modele.