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

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Une approche multi-échelles directe pour modéliser le comportement non linéaire des composites énergétiques

International audienceLe papier concerne une modélisation multi-échelles, à destination des élastomères fortement chargés (composites énergétiques et propergols), dont le but est de fournir les réponses non linéaires à la fois globale et locale du matériau en cours de chargement mécanique. Les avancées les plus récentes concernant d'une part la modélisation en transformations finies du milieu sain et d'autre part, celle de l'endommagement par décohésion charges / matrice, sont présentées et discutées. Pour le milieu sain, l'approche est pour la première fois appliquée à un propergol réel. Les estimations résultantes sont confrontées aux résultats issus de simulations de microstructures en champs complets réalisées à partir d'images microtomographiques aux rayons X. Enfin, la simulation d'un chargement d'extensioncompression, appliqué à une microstructure artificielle générée numériquement, permet d'illustrer les capacités de l'approche proposée à suivre les événements discrets se produisant à l'échelle des interfaces (nucléation et fermeture des défauts) tout en rendant compte de leurs effets à l'échelle supérieure (anisotropie induite et restitution des propriétés effectives)

Modélisation par transition d’échelle « morphologique » de l’endommagement de composites particulaires fortement chargés. Visualisation numérique de l’évolution discrète des défauts et effets induits.

Une technique de transition d’échelle dite Approche Morphologique est développée pour prédire la réponse de composites énergétiques s’endommageant par décohésion de leurs constituants. Des simulations sur une microstructure aléatoire illustrent les capacités de l’AM à décrire la forme de l’endommagement  et ses effets aux deux échelles: chronologie d’apparition, position, orientation, et morphologie des défauts + visualisations 3D / effets unilatéraux, contribution aux déformations locales etc

La fragmentation des métaux fondus sous choc. Eléments de modélisation appliqués à l'étain.

Nous nous intéressons à un phénomène de fragmentation des métaux fondus sous choc appelé micro-écaillage. Les approches énergétiques globales fournissent un cadre général de modélisation et permettent de prédire la taille caractéristique des fragments générés. Cependant, elles n'apportent aucune information sur les mécanismes microstructuraux impliqués. Le problème micromécanique d'une sphère creuse liquide en expansion est alors présenté. Sa résolution apporte de nouveaux éléments de compréhension sur le rôle de la cavitation au cours du processus de fragmentation des liquides

Competition between mesoplasticity and damage under HCF – Elasticity/damage shakedown concept

 Lien vers la version éditeur: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142112306003240The aim of this paper is to present new modelling dedicated to multiaxial high cycle fatigue (HCF), and applied to polycrystalline metals. The model presented is based on the experimental characterization of damage during HCF tests, under pure tension and torsion modes. The origin of this approach is a mesoscopic model considering three plastic behaviour stages (hardening, saturation and softening) suggested by Papadopoulos [Papadopoulos I.V. Fatigue limit of metals under multiaxial stress conditions: the microscopic approach. Technical Note No. I.93.101, Commission of the European Communities, Joint Research Centre; 1993. [ISEI/IE 2495/93].], and used by Morel [Morel F. A critical plane approach for life prediction of high cycle fatigue under multiaxial variable loading. Int J Fatigue 2000;22:101–119.]. The principal evolution brought in by this study is a competition description during all the sample lifetime of the plasticity and damage effects. The plasticity mechanisms induce a hardening saturating effects (resulting from movement and accumulation of dislocations), especially significant at the beginning of the crystal life. Damage, present at the end of crystal lifetime, is considered as a degradation process inducing a strong reduction of the crystal ductility, leading to its failure (decohesion). The coexistence and the competition between these two effect (hardening and damage-induced softening) describe cyclic crystal behavior, including shakedown phase. The model is formulated in the framework of the continuum damage mechanics, according to the identified physical mechanisms during the tests. The second purpose is to compare the model predictions with experimental data, after identification of the parameter for a ferritic-pearlitic steel. The case of in-phase loading is merely studied here. In particular, the evolution of a few internal variables is discussed and correlated with the available physical features. It is shown that this model provides a complementary insight into a crystal with respect to the endurance criterion of Dang Van. The model predicts, in a particular stress amplitude range, the damage growth arrest

Thermomechanically rigorous evaluation of the plastic work induced heating. Consequences for dynamic localization

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Enlarged finite strain modelling incorporating adiabatic shear banding and post-localization microvoiding as shear failure mechanisms

International audienceThe adiabatic shear banding and its consequences are considered here as deterioration mechanisms incorporated in the dynamic plasticity modelling for high-strength metallic materials following earlier contributions of the present authors. A three-dimensional finite deformation model, starting from a specific scale postulate and devoted to cover a wide range of dissipative phenomena including adiabatic shear banding-related material instabilities, is further developed here. The developments concerned are based on recent experimental evidence and include explicitly post-localization void-sheet formation and growth in the wake of a band cluster. The model enlarged in this way allows for a more detailed description of a late pre-failure stage of shear-dominated deformation. Some model calibration and numerical implementation items are discussed

Three-dimensional modelling and numerical simulation of dynamic anisotropic degradation of structures under adiabatic shear banding [in] Multi-phase and multi-component materials under dynamic loading

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