Simulation et Optimisation des paramètres de soudage par d’algorithme d’essaim particulaire (PSO) des éprouvettes soudés par le procédé friction malaxage

Abstract

Le procédé de soudage par friction malaxage (Friction Stir Welding - FSW) est une technique d'assemblage en phase solide qui a révolutionné l'industrie, notamment pour les alliages d'aluminium et autres matériaux non ferreux. Cette technique offre des avantages considérables en termes de propriétés mécaniques des joints et de réduction des défauts par rapport aux méthodes de soudage conventionnelles. Cependant, la qualité du joint dépend étroitement des paramètres de soudage tels que la vitesse de rotation de l'outil, la vitesse d'avance et la force axiale. Ce mémoire présente une approche couplée combinant simulation numérique par éléments finis sous ABAQUS et optimisation multi-objectif par algorithme d'essaim particulaire (PSO) associé au front de Pareto (MOPSO). L'objectif est de déterminer les paramètres optimaux du procédé FSW pour trois nuances distinctes : l'acier 34CrMo4, le bronze CuSn8 et alliage d'aluminium (Al 6061). La simulation numérique permet d'analyser le comportement thermomécanique du joint, les contraintes résiduelles et la distribution de température. Les résultats de simulation sont ensuite exploités comme base de données pour l'optimisation sous MATLAB, permettant de minimiser simultanément les contraintes résiduelles et la distorsion tout en maximisant la résistance mécanique du joint. Les fronts de Pareto obtenus offrent un ensemble de solutions optimales adaptées à chaque matériau, fournissant ainsi un outil d'aide à la décision pour les industriels. Les résultats démontrent l'efficacité de l'approche couplée simulation-optimisation et mettent en évidence les spécificités de chaque nuance vis-à-vis du procédé FSW.