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DIGIMU® - Présentation

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Le logiciel de simulation pour l’évolution microstructurale

Le logiciel DIGIMU® a vocation à proposer une solution industrielle pour simuler à l'échelle mésoscopique et sur des Volumes Elémentaires Représentatifs (VER), les évolutions microstructurales au cours des procédés de mise en forme des métaux.

 

Un logiciel issu de la Recherche

DIGIMU® est issu de projets de recherche menés depuis plus de dix ans au Centre de Mise en Forme des Matériaux (Cemef MINES ParisTech) en collaboration avec de nombreux acteurs industriels des secteurs de la métallurgie, de l’aéronautique et du nucléaire (lien vers le site web).

L’approche à champ complet proposée par le logiciel DIGIMU® vise deux objectifs principaux :

  • Simuler les phénomènes locaux et hétérogènes ne pouvant être captés par les modèles d'ordre supérieur
  • Améliorer les modèles à champ moyen utilisable pour des simulations à l'échelle d'une pièce industrielle

DIGIMU® génère des microstructures polycristallines digitales représentatives des hétérogénéités du matériau (respect des caractéristiques topologiques de la microstructure). Les conditions aux limites appliquées au VER sont représentatives de ce que subit un point matériel à l’échelle macroscopique (cycle thermomécanique du point considéré). Basé sur une formulation Eléments Finis, les différents phénomènes physiques mis en jeu au cours des procédés de mise en forme des métaux sont simulés (recristallisation, croissance de grains, phénomènes d’ancrage des joints de grain dus à des particules de seconde phase…).

Microstructure polycristalline virtuelle (VER) générée pour un point spécifique de la pièce industrielle Respect d’une distribution de taille de grain donnée


Les grandes évolutions du produit

Les solutions proposées par DIGIMU® avancent conjointement avec les travaux les plus récents issus de la recherche.

A court terme :

Les premières versions 2D du logiciel concerneront la simulation des évolutions microstructurales se produisant dans des structures monophasées au cours de traitements thermiques.

Traitement thermique d’un acier austénitique 304L : simulation de l’évolution microstructurale


Le phénomène d’ancrage des joints de grain (Zener Pinning) par des particules de seconde phase sera modélisé sans émettre d’hypothèses concernant les interactions grain/particules (précipités intégrés explicitement dans le maillage EF).

La recristallisation statique pouvant se produire après une étape de déformation de la matière sera également modélisée (traitement des aspects germination et croissance des grains recristallisés dans une matrice déformée).

A moyen terme :

L’étape suivante permettra de simuler les phénomènes de recristallisation se produisant pendant l’étape de déformation (recristallisation dite dynamique). Ainsi, l’évolution microstructurale de l’ensemble du procédé thermomécanique pourra être modélisée. L’ensemble des développements sera porté sur une version 3D du logiciel.

A long terme :

Un des objectifs principaux de DIGIMU® est de proposer une plate-forme permettant une approche multi-échelle : les simulations à champ complet DIGIMU® seront à même de calibrer les modèles à champ moyen pouvant être utilisés pour des calculs macroscopiques en tout point d’une pièce industrielle.

La gamme d’application et d’utilisation de DIGIMU® est également amenée à s’agrandir grâce d’une part, aux améliorations continues apportées aux modèles et d’autre part, aux nouveaux développements pour la simulation de phénomènes physiques supplémentaires.

Des innovations techniques et numériques

Maillage adaptatif anisotrope entièrement automatisé

Afin d’améliorer la précision numérique et de réduire les temps de calculs, le logiciel est capable de donner une description précise des interfaces (joints de grain) tout en utilisant un nombre d’éléments adéquat grâce à une technologie d’adaptation de maillage et de remaillage anisotrope entièrement automatisée.

Raffinement automatique du maillage dans la direction normale aux joints de grain (maillage anisotrope)


Des calculs entièrement parallélisés

Comme l’ensemble des logiciels TRANSVALOR, DIGIMU® est basé sur une architecture performante et optimisée pouvant fonctionner sur un ou plusieurs cœurs afin de garantir une puissance de calcul maximale.

 

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