Adiabatic Shear: Pre- and Post-Critical Dynamic Plasticity Modelling and Study of Impact Penetration. Heat Generation in this Context

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Approche expérimentale et numérique de la plasticité des verres métalliques massifs

Les verres métalliques massifs (VMM) sont de nouveaux matériaux qui possèdent des propriétés mécaniques exceptionnelles, comme leur résistance mécanique, leur résilience, leur dureté ou leur ténacité ainsi qu’une grande déformation élastique. Pour concevoir de nouvelles compositions de verres métalliques plus résistants et plus ductiles, une parfaite compréhension des mécanismes de déformation, d’endommagement et de rupture est nécessaire. La prédiction numérique du comportement de ces matériaux nécessite une modélisation avancée. L’étude de la déformation plastique (sous forme de bandes de cisaillement localisées), la prise en compte des effets de la température, de la vitesse et de la pression sont des paramètres nécessaires. Dans les travaux présentés ici, des essais multiaxiaux et hétérogènes sont utilisés pour étudier la plasticité dans les verres métalliques massifs. Les essais de compression diamétrale et d'indentation réalisés permettent d'obtenir des trajets de chargement et des taux de triaxialité très différents. En plus des informations de force et de déplacement sur ces essais, l'attention a été portée sur l'obtention des champs de déplacement dans la zone d'intérêt pour l'essai de compression diamétrale, en utilisant un dispositif de corrélation d'images. Pour reproduire le comportement des VMM, plusieurs modèles constitutifs sont étudiés : les modèles de Mises (plasticité déviatorique) et Drucker Prager (dépendance à la pression) ainsi que les modèles de Gao et Anand et Su (dédiés aux métaux amorphes). Ces modèles sont utilisés dans le code de calcul par éléments finis Abaqus. A travers de multiples identifications sur les coefficients décrivant la plasticité des VMM, les performances de ces modèles sont évaluées et ils sont alors comparés aux résultats expérimentaux obtenus

Pressure sensitivity of plasticity in metallic glasses below glass transition: a literature review

International audienceThis paper deals with the pressure dependence of plasticity in metallic glasses below glass transition. Recent results indicate that some metallic glasses have such a dependence and that it increases with temperature (Keryvin et al., Phil. Mag., 88, 1773, 2008). We investigate the possibility that such a situation could be a common feature for all metallic glasses by performing a literature review. Results indicate that it is not straightforward to draw decisive conclusions

High-Throughput Qualitative and Quantitative Drug Checking by MALDI HRMS.

Illicit drugs are a global health problem, since both their acute and chronic consumption have negative impacts on the drug user's health. Drug checking facilities are receiving growing interest as they allow drug users to chemically analyze their product prior to consumption to assess the presence of adulterants or other non-expected substances. Such harm reduction programs allow the reduction of the risks associated with drug consumption without encouraging it. In particular, the emergence of new psychoactive substances (NPS) emphasizes the risk for the population increasing the diversity and the lability of illicit drugs on the market. Analytical developments are required to catch up with this rapid evolution and reduce the potential harm caused by such consumption. In this study, we developed a matrix-assisted laser desorption/ionization (MALDI) high-resolution mass spectrometry (HRMS) strategy for the high-throughput qualitative and quantitative analysis of drug checking samples. The use of online-based m/z cloud library for untargeted compound search improved the ability to identify unknown compounds. Sixty-seven drug checking samples were analyzed using this analytical strategy, allowing the detection of 10 designer drugs and several classical drugs of abuse (mainly cocaine and MDMA) as well as adulterants and contaminants. The results were then compared with routine analyses of the same samples using conventional approaches showing similar performance while removing the use of chromatographic separation thus resulting in a significant reduction of the time required for sample preparation and analysis. This study enlightens the potential of MALDI-HRMS as a high-throughput approach allowing to speed-up up to six times the identification and quantification of substances enabling to catch the fast changes on the drug of abuse market. This strategy could be an interesting alternative analytical approach, allowing better prevention and harm reduction for drug users

Volume averaging based integration method in the context of XFEM-cohesive zone model coupling

The main issue of the extended finite element method (XFEM) is the numerical integration of the system of equilibrium equations. Indeed, in order to have a correct displacement jump vector, the integration needs to be achieved on both sides of the discontinuity and thus requires the existence of integration points on both sides of the discontinuity. A volume averaging based integration method is developed in the present work alleviating this constraint and applied to XFEM coupled with cohesive zone model in a three-dimensional formulation. Moreover, unlike other widely used integration methods, the proposed method does not require the a priori knowledge of the position of the discontinuity inside the finite element nor the projection of the state variables

Simulation 2D de la fissuration dans un matériau ductile endommageable avec X-FEM

Ce travail est consacré à la simulation numérique de la propagation d’une fissure dans un matériau dont la rupture résulte de la création, la croissance et la coalescence de vides. Nous avons ainsi considéré une plaque (cas des déformations planes) soumise à un chargement de type Mode I. Le comportement du matériau est décrit via un modèle de type Gurson [1] (en réalité GTN, voir Ref. [3]) prenant en compte les effets combinés de l’écrouissage, de l’adoucissement thermique, de la viscoplasticité et de l’endommagement par croissance de vides. Le matériau étudié est un acier. La méthode des éléments finis étendu (X-FEM) [2] a été retenue pour décrire les discontinuités fortes induites par la présence d’une fissure dans le maillage. Une méthode de propagation originale est proposée afin de coupler la X-FEM et le comportement fortement non linéaire du matériau. La simulation numérique de ce problème est réalisée à l’aide du code de calculs industriel par éléments finis, Abaqus. Cela à impliqué le développement i) d’un élément fini utilisateur (UEL dans Abaqus) afin de décrire les conséquences cinématiques de la présence d’une fissure et ii) d’un matériau utilisateur (UMAT dans Abaqus) pour décrire le comportement du matériau. Un schéma d’intégration implicite est utilisé dans le code de calculs. Considérant quelques simplifications, le travail présenté reproduit la propagation d’une fissure en 2D résultant de la croissance de vides induits par l’endommagement. [1] A.L. Gurson. Continuum theory of ductile rupture by void nucleation and growth : Part I - Yield criteria and flow rules for porous ductile media, J. Eng. Mat. Tech., 2-15, 1977. [2] N. Moës, J. Dolbow, T. Belytschko. A finite element method for crack growth without remeshing. Int. J. Num. Methods Eng., 131-150,1999. [3] V. Tvergaard, A. Needleman. Analysis of the cup-cone fracture in a round tensile bar, Acta Metall., page157- page169, 1984

Application du modèle GTN à l'endommagement dynamique de la structure de générateurs de gaz pour airbag

Les sacs gonflables de sécurité passive (airbags) sont soumis à des règles draconiennes de sécurité vis-à-vis des occupants du véhicule. Avant sa mise sur le marché, le générateur de gaz constitué d'un tube à paroi mince fermé à ses deux extrémités par des sertis et percé d'orifices pour l'évacuation des gaz de combustion, doit subir des essais de validation. Un de ces essais, appelés burst test, consiste à soumettre la chambre de combustion (orifices bouchés) à des rampes de pression dont l'amplitude doit mener à la rupture de la structure. L'objectif du travail présenté dans ce papier est de prédire par simulation numérique le comportement d'un générateur de gaz sous sollicitations dynamiques afin d'optimiser sa phase de développement et réduire les coûts induits par le nombre important d'essais de validation. Une campagne d'essais mécaniques à d'abord été menée. Le modèle GTN (Gurson-Tveergard-Needleman) a été utilisé par la suite pour décrire les phénomènes observés expérimentalement. Les premières comparaisons simulations numériques-burst test sont encourageantes vis-à-vis de l'aspect prédictif de la modélisation

A constitutive model for a rate and temperature-dependent, plastically anisotropic titanium alloy

Aircraft engine fan blades are notably designed to withstand impact loading involving large deformation, high strain rate, non-proportional loading paths and self-heating. Due to their high strength-to-weight ratio and good toughness, Ti–6Al–4V titanium alloys are promising candidates for the blades leading edge. An extensive experimental campaign on a Ti–6Al–4V titanium alloy provided in the form of cold rolled plates has been carried out. The thermo-mechanical characterization consisted in tension, compression and shear tests performed at various strain rates and temperatures, and under monotonic as well as alternate loading paths. A constitutive model has been accordingly developed accounting for the combined effect of plastic orthotropy and tension/compression asymmetry, nonlinear isotropic and kinematic strain hardening, strain rate hardening, and thermal softening. The constitutive model has been implemented as a user material subroutine into the commercial finite element computation code LS-DYNA. The performances of the model have been estimated by conducting numerical simulations considering a volume element under various loading paths as well as the specimens used for the experimental campaign

Nonisentropic Release of a Shocked Solid

We present molecular dynamics (MD) simulations of shock and release in micron-scale tantalum crystals that exhibit post-breakout temperatures far exceeding those expected under the standard assumption of isentropic release. We show via an energy-budget analysis that this is due to plastic-work heating from material strength that largely counters thermoelastic cooling. The simulations are corroborated by experiments where the release temperatures of laser-shocked tantalum foils are deduced from their thermal strains via in situ x-ray diffraction, and are found to be close to those behind the shock

Fatal Enterovirus-related Myocarditis in a Patient with Devic’s Syndrome Treated with Rituximab

Enteroviruses are a frequent source of infection and among the most common central nervous system viral pathogens. Enteroviruses – in particular, the Coxsackie B viruses – are a known cause of myocarditis. Rituximab is a genetically engineered chimeric anti-CD20 monoclonal antibody. Many reports in the literature suggest a higher risk of infection following repeated rituximab therapy, including viral infection. However, observations of enterovirus-related myocarditis in the context of rituximab treatment are scarce. The authors describe the case of a patient with neuromyelitis optica spectrum disorder who developed severe and fatal enterovirus-related myocarditis after rituximab therapy with a difficult differential diagnosis of autoimmune or giant-cell myocarditis. This case highlights the importance of complete diagnostic workup in difficult cases of myocarditis, including endomyocardial biopsies