Effet de la vitesse de déformation en traction simple et équi-biaxiale

La compréhension du comportement des structures minces sous différentes sollicitations est un enjeux en matière de sécurité. L'état de contrainte et la vitesse de déformation peuvent avoir une influence majeure sur la réponse du matériau. Pour l'illustrer, les comportements de l'aluminium AA-2024-T3 et de l'acier DP450 sont étudiés. Les matériaux sont caractérisés au travers d'essais de traction simple et de traction équi-biaxiale à différentes vitesses de déformation. Les paramètres de pilotage et la géométrie des éprouvettes sont optimisés afin d'obtenir différentes vitesses de déformation et des états de contrainte constants au cours du chargement ; ainsi que des vitesses de déformation identiques pour les deux états de contraintes

Effet du trajet de chargement sur la déformation à rupture de matériaux métalliques

La simulation numérique par éléments finis est devenu un outil de développement incournable lors de l'élaboration de nouveaux systèmes technologiques dont on veut prédire le comportement élastique, plastique où à la rupture, quel que soit le chargement appliqué. Dans le cas du modèle de rupture Mohr-Coulomb modifié (MMC), il est nécessaire de définir une cartographie des déformations à ruptures en fonction de l'angle de Lode et de la triaxialté. Ces déformations sont obtenues par différents essais mécaniques qui doivent assurer un trajet de chargement à angle de Lode et triaxialité quasiconstants. Afin de tester la robustesse de ce modèle de rupture, il peut être intéressant de réaliser des essais mécaniques à trajets de chargements complexes conduisant à la rupture, et de comparer les résultats obtenus avec ceux calculés par la simulation numérique . On se propose alors d'étudier deux trajets de chargements complexes sur deux types de matériaux : un aluminium AA2024T3 et un acier DP450. Le premier trajet de chargement complexe est constitué d'une traction simple suivi d'une traction équibiaxiale. Le second trajet de chargement est constitué d'une traction simple suivi d'une traction plane. Dans ces deux cas, la traction simple est réalisée sur de grandes éprouvettes dont les ordres de grandeurs sont pour la zone utilie :(L=1000mm, l=100mm). Le niveau de déformation est uniforme dans cette zone utile. On y usine alors les éprouvettes pour la traction équibiaxiale et pour la traction plane. Différents niveaux de déformation on été réalisés afin d'étudier l'influence du niveau de la prédéformation. Les déformations à rupture mesurées pour ces essais sont comparés aux déformations à rupture obtenues pour chaque trajet de chargement monotone de traction simple, traction bixiale et traction plane constituant ces chargements complexes. Ces informations constituent une base de données pour le modèle de rupture MMC

Rate-dependent ductile fracture under plane strain tension: experiments and simulations

Among all other stress states achievable under plane stress conditions, the lowest ductility is consistently observed for plane strain tension. For static loading conditions, V-bending of small sheet coupons is the most reliable way of characterising the strain to fracture for plane strain tension. Different from conventional notched tension specimens, necking is suppressed during V-bending which results in a remarkably constant stress state all the way until fracture initiation. The present DYMAT talk is concerned with the extension of the V-bending technique from low to high strain rate experiments. A new technique is designed with the help of finite element simulations. It makes use of modified Nakazima specimens that are subjected to V-bending. Irrespective of the loading velocity, plane strain tension conditions are maintained throughout the entire loading history up to fracture initiation. Experiments are performed on specimens extracted from aluminum 2024-T3 and dual phase DP450 steel sheets. The experimental program includes quasi static loading conditions which are achieved on a universal testing machine. In addition, high strain rate experiments are performed using a specially-designed drop tower system. In all experiments, images are acquired with two cameras to determine the surface strain history through stereo Digital Image Correlation (DIC). The experimental observations are discussed in detail and also compared with the numerical simulations to validate the proposed experimental techniqu

Rate-dependent ductile fracture under plane strain tension: experiments and simulations

Among all other stress states achievable under plane stress conditions, the lowest ductility is consistently observed for plane strain tension. For static loading conditions, V-bending of small sheet coupons is the most reliable way of characterising the strain to fracture for plane strain tension. Different from conventional notched tension specimens, necking is suppressed during V-bending which results in a remarkably constant stress state all the way until fracture initiation. The present DYMAT talk is concerned with the extension of the V-bending technique from low to high strain rate experiments. A new technique is designed with the help of finite element simulations. It makes use of modified Nakazima specimens that are subjected to V-bending. Irrespective of the loading velocity, plane strain tension conditions are maintained throughout the entire loading history up to fracture initiation. Experiments are performed on specimens extracted from aluminum 2024-T3 and dual phase DP450 steel sheets. The experimental program includes quasi static loading conditions which are achieved on a universal testing machine. In addition, high strain rate experiments are performed using a specially-designed drop tower system. In all experiments, images are acquired with two cameras to determine the surface strain history through stereo Digital Image Correlation (DIC). The experimental observations are discussed in detail and also compared with the numerical simulations to validate the proposed experimental techniqu

Characterization of the Microstructure Changes Induced by a Rolling Contact Bench Reproducing Wheel/Rail Contact on a Pearlitic Steel

Understanding the effects of wheel-rail contact on the microstructure of rails is an important issue for railway management. The impact of wheel-rail contact and surface preparation on the microstructure of rails is studied using a rolling contact bench. Microstructure changes are characterized by coupling microhardness measurements and scanning electron microscopy combined with electron backscattering diffraction. This analysis led to a complete description of the sub-surface microstructure in link with the contact conditions. It was found that the use of a corroded layer on the material surface led to a considerable strain-hardening decrease. Lower surface strain-hardening was also found for sliding conditions compared to pure rolling conditions. EBSD characterizations using different indicators highlighted the importance of the scale of investigation: the use of Kernel Average Misorientation led to the identification of larger impacted depths than the Inverse Pole Figures