<p>In the finite element simulation of problems with contact there arises</p><p>the need to change the mesh and continue the simulation on a new mesh.</p><p>This is encountered when the mesh has to be changed because the original mesh experiences severe distortion or the mesh is adapted to minimize errors in the solution. In such instances a crucial component is the transfer of data from the old mesh to the new one. </p><p>This work proposes a strategy by which such remeshing can be accomplished in the presence of mortar-discretized contact, </p><p>focusing in particular on the remapping of contact variables which must occur to make the method robust and efficient. </p><p>By splitting the contact stress into normal and tangential components and transferring the normal component as a scalar and the tangential component by parallel transporting on the contact surface an accurate and consistent transfer scheme is obtained. Penalty and augmented Lagrangian formulations are considered. The approach is demonstrated by a number of two and three dimensional numerical examples.</p> / Dissertation

La fabrication de grandes pièces structurelles aéronautiques en alliage d’aluminium nécessite la réalisation de multiples étapes de mise en forme (laminage, matriçage, forgeage…), de traitements thermiques et usinage. Pendant ces étapes de fabrication, les différents chargements thermomécaniques subis par la pièce avant son usinage induisent des déformations plastiques ainsi que des modifications de la microstructure qui sont sources de contraintes résiduelles. A ces contraintes résiduelles issues de l’histoire thermomécanique de la pièce, viennent s’ajouter celles issues directement de l'étape d'usinage. En effet lors de cette étape jusqu’à 90% de la matière initiale d'une pièce peut être retirée en utilisant des conditions de coupe parfois sévères. Les pièces aéronautiques présentent parfois des géométries complexes avec des parois minces. Ainsi, pendant et à l’issue de l’usinage, la géométrie de la pièce usinée se trouve fortement modifiée et une redistribution des contraintes résiduelle est alors à l’œuvre. Ces contraintes résiduelles qu’elles soient héritées ou induites par le procédé, influencent fortement la géométrie finale obtenue et sont une des causes principales de non-conformité des pièces avec les tolérances dimensionnelles du produit fini. Engendrant une perte conséquente pour les industries manufacturières. Au cours de ce travail de thèse, nous nous sommes concentrés sur la prise en compte de ces deux types de contraintes résiduelles dans un modèle numérique de prédiction des distorsions. Nous nous sommes uniquement focalisés sur les pièces en aluminium issues de l’aéronautique. Nous avons ainsi couplé des modèles numériques avancés d’immersion et de remaillage avec un logiciel industriel existant afin de proposer une nouvelle solution numérique, rapide et robuste. En se basant sur les hypothèses de la littérature nous avons décidé de simuler l’usinage comme un enlèvement de matière massif où la trajectoire de l’outil et les machine seront négligées. L’objectif numérique est donc de proposer une méthode qui puisse rendre compte de la redistribution des contraintes résiduelles au sein de la pièce. Chaque étape de la gamme d’usinage est ainsi représentée par une étape de remaillage où le « volume usiné » sera supprimé du maillage pour céder ensuite sa place à un calcul mécanique permettant de rendre compte de la réorganisation des contraintes et les déformations qu’elle induisent. Ce processus itératif, réalisé dans un environnement parallèle a nécessité de nombreux développements numériques. Ainsi une nouvelle stratégie de remaillage et de repartitionnement a été proposée pour pouvoir obtenir un maillage à même de capturer les contraintes résiduelles issues de l’usinage en proche surface ainsi que pour réduire de manière significative les temps de calcul liés aux modifications de la géométrie par la découpe. Un modèle d’élasticité linéaire simplifié a aussi été ajouté au programme pour réduire le coût numérique des calculs mécaniques et permettre de traiter des problèmes de taille plus conséquente sur des ordinateurs de puissance raisonnable. Afin de confirmer les résultats obtenus par ces calculs, les simulations ont été comparées à des résultats expérimentaux tirés de la littérature et réalisés spécifiquement pour ce travail de thèse. / The manufacture of large aeronautical structural parts made of aluminium alloys requires multiple forming steps (rolling, die forging, forging, etc.), heat treatment and machining. During these manufacturing steps, the various thermomechanical loads suffered by the part before its machining induce plastic deformations as well as modifications of the microstructure which are sources of residual stresses. In addition to these residual stresses resulting from the thermomechanical history of the part, others result directly from the machining step. Indeed, during this step, up to 90% of the raw material of a part can be removed using sometimes severe cutting conditions. Aeronautical parts sometimes have complex geometries with thin walls. Thus, during and after machining, the geometry of the machined part is significantly modified by the redistribution of residual stresses at work. These residual stresses, whether inherited or induced by the process, strongly influence the final geometry obtained and are one of the main causes of non-conformity of the parts with the dimensional tolerances of the finished product. This results in a significant loss for manufacturing industries. In this thesis work, we focused on considering these two types of residual stresses in a numerical model predicting distortions. We focused only on aluminium parts from the aeronautics industry. We have thus coupled advanced numerical fitting and remeshing models with existing industrial software to provide a new numerical solution, fast and efficient. Based on the assumptions in the literature, we decided to model machining as a massive material removal where tool path and interaction with the machine will be neglected. The numerical objective is therefore to propose a method that can account for the redistribution of residual stresses within the part. Each step of the machining plan is thus represented by a remeshing step where the "machined volume" will be removed from the mesh followed by a mechanical computation to account for the reorganization of stresses and the deformations they induce. This iterative process, carried out in a parallel environment, required many numerical developments. Thus, a new remeshing and repartitioning strategy has been proposed to obtain a mesh capable of capturing the residual stresses resulting from near-surface machining and to significantly reduce the calculation times associated with changes in geometry through cutting. A simplified linear elasticity model has also been added to the approach to reduce the numerical cost of mechanical computation and allow for larger problems to be addressed on computers of reasonable power. In order to confirm the results obtained by these computations, the simulations were compared with experimental results from the literature and carried out specifically for this thesis work.

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This research is a proof-of-concept study to develop a surrogate model, using deep learning (DL), to predict solution error for a given model with a given mesh. For this research, we have taken the von Mises stress contours and have predicted two different types of error indicators contours, namely (i) von Mises error indicator (MISESERI), and (ii) energy density error indicator (ENDENERI). Error indicators are designed to identify the solution domain areas where the gradient has not been properly captured. It uses the spatial gradient distribution of the existing solution for a given mesh to estimate the error. Due to poor meshing and nature of the finite element method, these error indicators are leveraged to study and reduce errors in the finite element solution using an adaptive remeshing scheme. Adaptive re-meshing is an iterative and computationally expensive process to reduce the error computed during the post-processing step. To overcome this limitation we propose an approach to replace it using data-driven techniques. We have introduced an image processing-based surrogate model designed to solve an image-to-image regression problem using convolutional neural networks (CNN) that takes a 256 × 256 colored image of von mises stress contour and outputs the required error indicator. To train this model with good generalization performance we have developed four different geometries for each of the three case studies: (i) quarter plate with a hole, (b) simply supported plate with multiple holes, and (c) simply supported stiffened plate. The entire research is implemented in a three phase approach, phase I involves the design and development of a CNN to perform training on stress contour images with their corresponding von Mises stress values volume-averaged over the entire domain. Phase II involves developing a surrogate model to perform image-to-image regression and the final phase III involves extending the capabilities of phase II and making the surrogate model more generalized and robust. The final surrogate model used to train the global dataset of 12,000 images consists of three auto encoders, one encoder-decoder assembly, and two multi-output regression neural networks. With the error of less than 1% in the neural network training shows good memorization and generalization performance. Our final surrogate model takes 15.5 hours to train and less than a minute to predict the error indicators on testing datasets. Thus, this present study can be considered a good first step toward developing an adaptive remeshing scheme using deep neural networks. / Master of Science / This research is a proof-of-concept study to develop an image processing-based neural network (NN) model to solve an image-to-image regression problem. In finite element analysis (FEA), due to poor meshing and nature of the finite element method, these error indicators are used to study and reduce errors. For this research, we have predicted two different types of error indicator contours by using stress images as inputs to the NN model. In popular FEA packages, adaptive remeshing scheme is used to optimize mesh quality by iteratively computing error indicators making the process computationally expensive. To overcome this limitation we propose an approach to replace it using convolutional neural networks (CNN). Such neural networks are particularly used for image based data. To train our CNN model with good generalization performance we have developed four different geometries with varying load cases. The entire research is implemented in a three phase approach, phase I involves the design and development of a CNN model to perform initial level training on small image size. Phase II involves developing an assembled neural network to perform image-to-image regression and the final phase III involves extending the capabilities of phase II for more generalized and robust results. With the error of less than 1% in the neural network training shows good memorization and generalization performance. Our final surrogate model takes 15.5 hours to train and less than a minute to predict the error indicators on testing datasets. Thus, this present study can be considered a good first step toward developing an adaptive remeshing scheme using deep neural networks.

L'objectif de cette thèse de doctorat est de contribuer à une meilleure compréhension et modélisation de la rupture ductile lors de la mise en forme des métaux. Cette mise en forme se réalise en général par une série de chargements thermomécaniques où de multiples paramètres comme le type et la direction de chargement varient. Des outils de simulations prédictifs sont nécessaires pour modéliser les mécanismes de rupture, et ensuite optimiser les coûts de production.La rupture ductile des matériaux métalliques est précédée par la détérioration progressive de leur capacité de charge due à la germination, croissance, et coalescence de cavités microscopiques. Dans ce travail, une approche micromécanique est développée afin de conduire des simulations éléments finis réalistes et à champ complet de la rupture ductile à l'échelle microscopique. Des méthodes de génération et d'adaptation de maillage s'appuyant sur des fonctions de niveau sont proposées pour discrétiser la microstructure. Avec ces méthodes, les propriétés géométriques des fonctions de niveau sont conservées, ainsi que le volume et la morphologie de chaque composante de la microstructure, et ce pour de grandes déformations plastiques. Ces méthodes numériques sont étendues pour permettre la modélisation de fissures aux interfaces entre certaines composantes de la microstructure, ou à l'intérieur même de ces composantes. Une nouvelle méthode de détection de contact par adaptation de maillage est aussi développée.L'intérêt de ces développements numériques et modèles micromécaniques est démontré tout d'abord pour des microstructures générées statistiquement. Ensuite, une nouvelle méthodologie est proposée pour modéliser des microstructures réelles (laminographie in-situ) avec des conditions aux limites mesurées expérimentalement (corrélation d'images volumiques). / The present PhD thesis aims at a better understanding and modeling of ductile fracture during the forming of metallic materials. These materials are typically formed using series of thermomechanical loads where many parameters such as loading type and direction vary. Predictive numerical tools are necessary to model fracture mechanisms, and then optimize production costs.Ductile fracture in metallic materials is the result of a progressive deterioration of their load carrying capacity due to the nucleation, growth, and coalescence of microscopic voids. In this work, a micromechanical approach is developed in order to conduct realistic full field finite element simulations of ductile fracture at the microscale. Meshing and remeshing methods relying on the use of Level-Set functions are proposed to discretize the microstructure. Thanks to these methods, the geometric properties of Level-Set functions are preserved, as well as the volume and morphology of each component of the microstructure, even at large plastic strains. These numerical methods are extended to account for cracks and model the failure of some components of the microstructure, or interfaces between them. A new contact detection method based on mesh adaptation is also developed.The interest of these numerical developments and micromechanical models is first demonstrated at the scale of representative volume elements with statistically generated microstructures. Then, a new methodology is proposed to conduct simulations of real microstructures observed via in-situ X-ray laminography, with boundary conditions that are measured using digital volume correlation techniques.

The results from computer simulations of the gas-dynamic processes that occur during and after the rupture of diaphragms within shock tubes and expansion tubes are presented. A two-dimensional and axisymmetric finite-volume code that solves the unsteady Euler equations for inviscid compressible flow, was used to perform the simulations. The flow domains were represented as unstructured meshes of triangular cells and solution-adaptive remeshing was used to focus computational effort in regions where the flow-field gradients were high. The ability of the code to produce accurate solutions to the Euler equations was verified by examining the following test cases: supersonic vortex flow between two arcs, an ideal shock tube, and supersonic flow over a cone. The ideal shock tube problem was studied in detail, in particular the shock speed. The computed shock speed was accurate when the initial pressure ratio was low. When the initial pressure ratio was high the ow was dificult to resolve because of the large density ratio at the contact surface where significant numerical diffusion occurred. However, solution- adaptive remeshing was used to control the error and reasonable estimates for the shock speed were obtained. The code was used to perform multi-dimensional simulations of the gradual opening of a primary diaphragm within a shock tube. The development of the flow, in particular the contact surface was examined and found to be strongly dependent on the initial pressure ratio across the diaphragm. For high initial pressure ratios across the diaphragm, previous experiments have shown that the measured shock speed can exceed the shock speed predicted by one- dimensional models. The shock speeds computed via the present multi-dimensional simulation were higher than those estimated by previous one-dimensional models and were closer to the experimental measurements. This indicates that multi- dimensional ow effects were partly responsible for the relatively high shock speeds measured in the experiments. The code also has the ability to simulate two-dimensional fluid-structure interac- tions. To achieve this the Euler equations are solved for a general moving frame of reference. Mesh management during a simulation is important. This includes the ability to automatically generate a new mesh when the current mesh becomes distorted (due to the motion of the structures) and the transfer of the solution from the old mesh to the new. The shock induced rupture of thin diaphragms was examined. Previous one dimen- sional models are awed because they do not simultaneously consider the diaphragm mass and allow the upstream gas to penetrate the diaphragm mass. Two multi- dimensional models which allow the upstream gas to penetrate are described. The first model assumes the diaphragm vaporises immediately after the arrival of the incident shock. The second model assumes the diaphragm shatters into a number of pieces which can be treated as rigid bodies. The results from both models are compared with experimental data.

An adaptive remeshing algorithm has been developed for multiphase flow simulations using the moving-mesh interface tracking (MMIT) technique. The edge-swapping algorithm uses the Delaunay criterion (in 2D) and a dynamic programming technique (in 3D) to maximize the quality of mesh primitives surrounding edges in the mesh, and performs local remeshing to minimize interpolation errors. Edge bisection and contraction operations are also performed to adjust the mesh resolution around important features like fluid-interfaces, driven by a local length scale estimation algorithm that is efficient and easily parallelized. Flow-field interpolation after reconnection is achieved using a conservative, second-order accurate remapping scheme that can be extended to arbitrary mesh pairs. To minimize the number of mesh reconnection operations, vertices in the mesh are also moved in a manner that optimizes the quality of cells at every time step, using a spring-analogy based Laplacian smoother for surface meshes, and an optimization-based smoothing approach for interior points. To facilitate the simulation of large-scale problems, all smoothing and reconnection algorithms in this work have been parallelized for shared- and distributed-memory paradigms. This approach allows meshes to undergo very large deformations which are characteristic of multiphase flows, and the method is versatile enough to extend its applicability to a broad range of problems including error-driven mesh refinement, reciprocating machinery, fluid-structure interation, and wing flapping simulations.

L'objectif de cette thèse était de proposer, puis de valider expérimentalement, un ensemble de méthodes algorithmiques permettant le remaillage parallèle de maillages distribués, en s'appuyant sur une méthode séquentielle de remaillage préexistante. Cet objectif a été atteint par étapes : définition de structures de données et de schémas de communication adaptés aux maillages distribués, permettant le déplacement à moindre coût des interfaces entre sous-domaines sur les processeurs d'une architecture à mémoire distribuée ; utilisation d'algorithmes de répartition dynamique de la charge adaptés aux techniques parallèles de remaillage ; conception d'algorithmes parallèles permettant de scinder le problème global de remaillage parallèle en plusieurs sous-tâches séquentielles, susceptibles de s'exécuter concurremment sur les processeurs de la machine parallèle. Ces contributions ont été mises en oeuvre au sein de la bibliothèque parallèle PaMPA, en s'appuyant sur les briques logicielles MMG3D (remaillage séquentiel de maillages tétraédriques) et PT-Scotch (repartitionnement parallèle de graphes). La bibliothèque PaMPA offre ainsi les fonctionnalités suivantes : communication transparente entre processeurs voisins des valeurs portées par les noeuds, les éléments, etc. ;remaillage, selon des critères fournis par l'utilisateur, de portions du maillage distribué, en offrant une qualité constante, que les éléments à remailler soient portés par un unique processeur ou bien répartis sur plusieurs d'entre eux ; répartition et redistribution de la charge des maillages pour préserver l'efficacité des simulations après remaillage. / The purpose of this thesis was to propose and to validate experimentally a set of algorithmic methods for the parallel remeshing of distributed meshes, based on a preexisting sequential remeshing method. This goal has been achieved through several steps : definition of data structures and of communication schemes suitable for distributed meshes, allowing for cheap migration of subdomain interfaces across the processors of a distributed-memory architecture ; use of dynamic load balancing algorithms suitable for parallel remeshing techniques ; design of parallel algorithms for splitting the global remeshing problem into several independent sequential tasks, susceptible to be executed concurrently across the processors of the parallel machine. These contributions have been implemented into the PaMPA parallel library, taking advantage of the MMG3D (sequential anisotropic tetrahedral remesher) PT-Scotch (parallel graph repartitioning) software. The PaMPA library consequently provides the following features : transparent communication across neighboring processors of data borne by nodes, elements, etc.; remeshing, according to used-defined criteria, of portions of the distributed mesh, that yields constant quality, irrespective of whether elements to be remeshed are located on a single processor or distributed across several of them ; balancing and redistribution of the workload of the mesh, to preserve the efficiency of simulations after the remeshing phase.

Cette étude vise à i) déterminer le trajet de fissuration et la vitesse de propagation de fissure de fatigue dans un joint soudé sollicité en mode mixte ii) de proposer une analyse des interactions fissuration par fatigue/microstructure pour deux classes d'alliages soudés et iii) de proposer des critères de propagation de fissure, basé sur l'analyse des facteurs d'intensité de contrainte (FIC) pour les trois modes de fissuration.Les essais ont été réalisés pour un acier ferritique inoxydable, K41X soudé par gaz inerte, sur des éprouvettes à entaille centrale sous sollicitation uniaxiale pour différentes orientations d'entaille. Pour un assemblage bi-matériaux d'alliages de titane, obtenu par soudure laser de Ti17 et de Ti6242, les essais ont été effectués en condition biaxiale coplanaire sur une éprouvette en croix à entaille centrale à différents taux de cisaillement macroscopique.Pour l'acier, la fissure se propage en mode mixte trans- et intergranulaire dans le métal de base, et en mode transgranulaire uniquement dans la zone fondue (ZF). Néanmoins, c'est seulement en présence de cisaillement macroscopique induit par la géométrie d'entaille que la soudure a conduit à une accélération de la vitesse de fissure par rapport au métal de base. Pour Ti17 le chemin de propagation de fissure et la vitesse de propagation sont très réguliers alors qu'ils sont extrêmement oscillants pour Ti6242, car corrélés aux aiguilles α. La vitesse de fissuration est plus faible dans Ti6242 que dans Ti17 pour une sollicitation d'équibitraction, alors qu'elle est plus élevée dans Ti6242 que dans Ti17 pour un cisaillement macroscopique. Pour les éprouvettes soudées Ti17-Ti6242, le chemin de propagation est relativement régulier dans la ZF mais peut être piloté par l'interface zone affectée thermiquement (ZAT)/ZF. La vitesse est plus élevée dans la ZF que pour les deux métaux de base, alors qu'elle n'est que peu modifiée dans les ZAT.La régularité de la propagation de fissure dans Ti17 a permis d'utiliser ce cas comme un cas de référence dans le cadre de la mécanique linéaire de la rupture et ainsi proposer un critère de ∆Keq fonction des modes de sollicitations I, II et III. Ces résultats ont été obtenus en modélisant le chemin de fissure en surface et le déversement de fissure. L'analyse comparative des propriétés des différents matériaux testés a été menée dans ce cadre. Une analyse de sensibilité à la précision de la modélisation tridimensionnelle de la géométrie de fissure met en évidence le rôle prépondérant de celle-ci sur l'estimation des FIC en mode III et par conséquent sur la valeur de ∆Keq. Cette analyse permet d'expliquer les oscillations de vitesse constatées pour l'alliage Ti6242. / This study is devoted to i) the experimental characterization of fatigue crack path and fatigue crack growth rate (FCGR) for welded materials under mixed mode of loading ii) the analysis of fatigue crack to microstructure interactions for two types of welded materials and iii) the identification of a relevant FCGR criterion function of the mode mixity.The experimental characterization was achieved for a ferritic stainless steel, welded by metal inert gas, using CCT specimens for different orientations of the notch. Biaxial testing was achieved using central crack cross-shaped specimen, varying the shear to opening loading ratio, for a dissimilar welded joint obtained by laser welding of Ti17 and Ti6242 Ti base alloys.For the ferritic stainless steel, the crack is both trans- and intergranular for the base metal, whereas it becomes mainly transgranular for the welded specimen. Nevertheless, very slight modification of the FCGR, comparing base metal and welded material, is observed. The welding was seen to be detrimental only in the case of macroscopic shear loading implied by the geometry of the notch. For Ti17, crack path is very smooth and FCGR evolves regularly as a function of the stress intensity factor (SIF). Instead of what, for Ti6242 alloy, both the crack path and the FCGR present large amplitudes of oscillation, due to a strong interaction with alpha needles. The FCGR is lower in Ti6242 than in Ti17 for equibiaxial fatigue, whereas the FCGR is higher in Ti6242 than in Ti17 for macroscopic shear fatigue loading. For welded Ti17-Ti6242 specimens, FCGR is higher than observed in base metal for crack within the fusion zone (FZ), and tends to the FCGR of the associated base metal to each heat-affected zone (HAZ-Ti17 and HAZ-Ti6242).The case of Ti17 was seen to be relevant to determine an equivalent SIF function of mode mixity within the scope of LEFM. An original criterion has been established taking into consideration mode I, II and III. The numerical model describes explicitly both surface crack path and flat to slant orientation of the crack. This criterion has been successfully applied to both Ti and Fe base alloys, for base metal as well as for welded materials in order to determine the impact of welding on FCGR. At last but not least, the sensitivity of SIF values to the accuracy of the 3D modelling of the crack surface has been tested. Thus the local roughness of the crack path is seen to drastically impact the out-of-plane shear mode, which is in turn fully consistent with acceleration/deceleration of the crack observed for Ti6242 alloy.

Cette thèse porte sur le développement d’une méthode multigrilles parallèle visant à réduire les temps de calculs des simulations éléments finis dans le domaine de la mise en forme de pièces forgées en 3D. Ces applications utilisent une méthode implicite, caractérisées par une formulation mixte en vitesse/pression et une gestion du contact par pénalisation. Elles impliquent de grandes déformations qui rendent nécessaires des remaillages fréquents sur les maillages tétraédriques non structurés utilisés. La méthode multigrilles développée suit une approche hybride, se basant sur une construction géométrique des niveaux grossiers par déraffinement de maillage non emboîtés et sur une construction algébrique des systèmes linéaires intermédiaires et grossiers. Un comportement asymptotique quasi-linéaire et une bonne efficacité parallèle sont attendus afin de permettre la réalisation de simulations à grand nombre de degrés de liberté dans des temps plus raisonnables qu’aujourd’hui. Pour cela, l’algorithme de déraffinement de maillages est compatible avec le calcul parallèle, ainsi que les opérateurs permettant les transferts de champs entre les différents niveaux de maillages partitionnés. Les spécificités des problèmes à traiter ont mené à la sélection d'un lisseur plus complexe que ceux utilisés plus fréquemment dans la littérature. Sur la grille la plus grossière, une méthode de résolution directe est utilisée, en séquentiel comme en calcul parallèle. La méthode multigrilles est utilisée en tant que préconditionneur d’une méthode de résidu conjugué et a été intégrée au logiciel FORGE NxT et montre un comportement asymptotique et une efficacité parallèle proches de l’optimal. Le déraffinement automatique de maillages permet une compatibilité avec les remaillages fréquents et permet à la méthode multigrilles de simuler un procédé du début à la fin. Les temps de calculs sont significativement réduits, même sur des simulations avec des écoulements particuliers, sur lesquelles la méthode multigrilles ne peut être utilisée de manière optimale. Cette robustesse permet, par exemple, de réduire de 4,5 à 2,5 jours le temps de simulation d’un procédé. / A parallel multigrid method is developed to reduce large computational costs involved by the finite element simulation of 3D metal forming applications. These applications are characterized by a mixed velocity/pressure implicit formulation with a penalty formulation to enforce contact and lead to large deformations, handled by frequent remeshings of unstructured meshes of tetrahedral. The developed multigrid method follows a hybrid approach where the different levels of non-nested meshes are geometrically constructed by mesh coarsening, while the linear systems of the intermediate and coarse levels result from the algebraic approach. A close to linear asymptotical behavior is expected along with parallel efficiency in order to allow simulations with large number of degrees of freedom under reasonable computation times. These objectives lead to a parallel mesh coarsening algorithm and parallel transfer operators allowing fields transfer between the different levels of partitioned meshes. Physical specificities of metal forming applications lead to select a more complex multigrid smoother than those classically used in literature. A direct resolution method is used on the coarsest mesh, in sequential and in parallel computing. The developed multigrid method is used as a preconditioner for a Conjugate Residual algorithm within FORGE NxT software and shows an asymptotical behavior and a parallel efficiency close to optimal. The automatic mesh coarsening algorithm enables compatibility with frequent remeshings and allows the simulation of a forging process from beginning to end with the multigrid method. Computation times are significantly reduced, even on simulations with particular material flows on which the multigrid method is not optimal. This robustness allows, for instance, reducing from 4.5 to 2.5 days the computation of a forging process.