Comportement viscoplastique des tôles en traction et cisaillement. Analyse de la vitesse d'impact critique

Abstract

Les processus de technologie moderne utilisés pour la production de pièces métalliques ou pour la fabrication de tôles sont continuellement améliorés. Un domaine de développement consiste à réduire les temps de production qui induisent des vitesses de déformation élevées durant les processus d'emboutissage. Ensuite, il faut assurer la résistance aux chocs des structures. Celles-ci devront être fabriquées avec des matériaux dont les propriétés mécaniques seront bien connues ; par exemple, les pièces mises en œuvre en construction automobile devront présenter une bonne résistance aux crashs et aux chocs. Les vitesses de déformation locales au cours de l'écrasement d'une structure métallique à profil tubulaire peuvent atteindre des vitesses de déformation de l'ordre de 5 x 102 s-1. Dans ce domaine de vitesse de déformation, le comportement du matériau et surtout la résistance aux déformations plastiques peuvent changer considérablement.Ces besoins industriels nous ont poussés à développer des techniques expérimentales dites "dynamiques" où les vitesses de déformation maximales peuvent atteindre 103 s-1. Au cours de ces essais, le chargement de l'échantillon se fait par la propagation d'ondes élastiques. On observe également une transition de régime isotherme-adiabatique en raison de la courte durée du chargement. Un autre phénomène inconnu pour un grand nombre de personne apparaît : il s'agit de la vitesse d'impact critique (VIC). Cette vitesse peut être définie comme une propriété physique intrinsèque au matériau comme le sont également le module d'Young et le coefficient de Poisson. Une fois que cette vitesse est atteinte, un processus d'instabilité plastique apparaît induisant une rupture fragile du matériau au niveau du point d'impact.Le couplage de techniques expérimentales traditionnelles avec les techniques dites dynamiques permet de couvrir un large spectre de vitesse de déformation variant entre [math] en double cisaillement. En traction, la vitesse de déformation obtenue avec cette nouvelle technique varie dans l'intervalle [math].L'ensemble de ces résultats nous a permis de proposer une nouvelle loi de comportement thermoviscoplastique en grande déformation. L'avantage considérable que présente cette loi est le nombre minimum de paramètres à identifier et la possibilité de l'introduire aisément dans un code de calcul par éléments finis. Un exemple d'application est l'analyse de la traction directe

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