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Experimental and numerical investigation of ductile fracture initiation at low, intermediate and high strain rates

Experimental and numerical investigation of ductile fracture initiation at low, intermediate and high strain rates PDF Author: Christian C.. Roth
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 0

Book Description
Cette thèse porte sur l'effet du taux de déformation sur l'initiation de la rupture ductile des métaux dans les aciers avancés à haute résistance (AHSS). Une analyse détaillée de la plasticité des AHSS (effet de la température et au taux de déformation) est requise, ainsi que la caractérisation de l'effet de l'état des contraintes. Les principaux résultats de cette thèse sont : (i) des essais novateurs pour déterminer la déformation à rupture dans les toles sous chargement proportionnel pour des chargements allant du cisaillement pur à la traction équi-biaxiale (ii) le développement d'une technique expérimentale permettant de réaliser des essais à rupture sur toles avec des barres de Hopkinson (SPHB) (iii)) un modèle de plasticité en grandes déformations incluant la dépendance au taux de déformation et à la température (iv) un modèle d'initiation de la rupture ductile dépendant du taux de déformation et (v) des observations micrographiques montrant une augmentation significative de la localisation de déformation à de forts taux de déformation. Outre une introduction générale, des conclusions, et un chapitre de perspectives, la thèse comprend quatre chapitres principaux: Dans le premier chapitre, un programme basique d'essais à rupture pour les toles est développé afin de caractériser l'amorce de la rupture ductile sous différents états de contraintes. Une éprouvette plane comportant deux sections utiles paralèlles est proposée pour déterminer la déformation à rupture pour des états de contraintes proches du cisaillement pur. Une méthodologie basée sur des simulations EF est développée pour optimiser la géométrie de l'éprouvette en fonction de la ductilité du matériau et de son écrouissage. Une éprouvette de traction trouée est optimisée pour déterminer la ductilité en traction uniaxiale. La déformation plane est étudiée par flexion d'une large bande, tandis qu'un essai de poinçonnement miniature est utilisé pour la traction equi-biaxiale. Dans un deuxième chapitre, un système d'inversion est développé pour des essais de traction à de forts taux de déformations avec des SPHB. Une barre de sortie située au-dessus de la barre d'entrée permet de mesurer l'effort de traction, tandis que le déplacement de l'éprouvette est mesuré par caméra rapide. Cette configuration permet une durée d'essais deux fois plus long qu'un système conventionnel de Kolsky, et des essais à des taux intermédiaires (~100/s) sans augmenter la longueur totale du système. Dans un troisième chapitre, des essais de traction à divers taux de déformation sont réalisés sur des éprouvettes plates lisses, entaillées et trouées. La rupture est précédée d'une striction. Une approche hybride expérimentale et numérique est utilisée pour calculer la déformation à rupture. Une dépendance au taux de déformation et à la température de type Johnson-Cook avec un écrouissage combiné Swift-Voce est utilisée avec une loi d'écoulement anisotrope non-associée pour décrire précisément les champs locaux de déformation. Les variations de tempréatures ne sont pas calculées en résolvant le problème thermo-mécanique complet, mais au moyen d'une fonction de poids dépendant du taux de déformation. Ces résultats sont ensuite utilisés pour calibrer et valider une extension récente du modèle d'initiation de rupture d'Hosford-Coulomb, prenant en compte l'effet du taux de déformation. Dans un quatrième chapitre, des essais sur éprouvettes de cisaillement sont réalisés pour une large gamme de température et de taux de déformation. La déformation de l'éprouvette est soigneusement analysée par corrélation d'images numériques et par une approche hybride expérimentale et numérique. Des analyses EBSD sont réalisées sous la surface de rupture, mettant en évidence l'influence de la vitesse de chargement sur la déformation de la microstructure.

Experimental and numerical investigation of ductile fracture initiation at low, intermediate and high strain rates

Experimental and numerical investigation of ductile fracture initiation at low, intermediate and high strain rates PDF Author: Christian C.. Roth
Publisher:
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Languages : fr
Pages : 0

Book Description
Cette thèse porte sur l'effet du taux de déformation sur l'initiation de la rupture ductile des métaux dans les aciers avancés à haute résistance (AHSS). Une analyse détaillée de la plasticité des AHSS (effet de la température et au taux de déformation) est requise, ainsi que la caractérisation de l'effet de l'état des contraintes. Les principaux résultats de cette thèse sont : (i) des essais novateurs pour déterminer la déformation à rupture dans les toles sous chargement proportionnel pour des chargements allant du cisaillement pur à la traction équi-biaxiale (ii) le développement d'une technique expérimentale permettant de réaliser des essais à rupture sur toles avec des barres de Hopkinson (SPHB) (iii)) un modèle de plasticité en grandes déformations incluant la dépendance au taux de déformation et à la température (iv) un modèle d'initiation de la rupture ductile dépendant du taux de déformation et (v) des observations micrographiques montrant une augmentation significative de la localisation de déformation à de forts taux de déformation. Outre une introduction générale, des conclusions, et un chapitre de perspectives, la thèse comprend quatre chapitres principaux: Dans le premier chapitre, un programme basique d'essais à rupture pour les toles est développé afin de caractériser l'amorce de la rupture ductile sous différents états de contraintes. Une éprouvette plane comportant deux sections utiles paralèlles est proposée pour déterminer la déformation à rupture pour des états de contraintes proches du cisaillement pur. Une méthodologie basée sur des simulations EF est développée pour optimiser la géométrie de l'éprouvette en fonction de la ductilité du matériau et de son écrouissage. Une éprouvette de traction trouée est optimisée pour déterminer la ductilité en traction uniaxiale. La déformation plane est étudiée par flexion d'une large bande, tandis qu'un essai de poinçonnement miniature est utilisé pour la traction equi-biaxiale. Dans un deuxième chapitre, un système d'inversion est développé pour des essais de traction à de forts taux de déformations avec des SPHB. Une barre de sortie située au-dessus de la barre d'entrée permet de mesurer l'effort de traction, tandis que le déplacement de l'éprouvette est mesuré par caméra rapide. Cette configuration permet une durée d'essais deux fois plus long qu'un système conventionnel de Kolsky, et des essais à des taux intermédiaires (~100/s) sans augmenter la longueur totale du système. Dans un troisième chapitre, des essais de traction à divers taux de déformation sont réalisés sur des éprouvettes plates lisses, entaillées et trouées. La rupture est précédée d'une striction. Une approche hybride expérimentale et numérique est utilisée pour calculer la déformation à rupture. Une dépendance au taux de déformation et à la température de type Johnson-Cook avec un écrouissage combiné Swift-Voce est utilisée avec une loi d'écoulement anisotrope non-associée pour décrire précisément les champs locaux de déformation. Les variations de tempréatures ne sont pas calculées en résolvant le problème thermo-mécanique complet, mais au moyen d'une fonction de poids dépendant du taux de déformation. Ces résultats sont ensuite utilisés pour calibrer et valider une extension récente du modèle d'initiation de rupture d'Hosford-Coulomb, prenant en compte l'effet du taux de déformation. Dans un quatrième chapitre, des essais sur éprouvettes de cisaillement sont réalisés pour une large gamme de température et de taux de déformation. La déformation de l'éprouvette est soigneusement analysée par corrélation d'images numériques et par une approche hybride expérimentale et numérique. Des analyses EBSD sont réalisées sous la surface de rupture, mettant en évidence l'influence de la vitesse de chargement sur la déformation de la microstructure.

NUMISHEET 2022

NUMISHEET 2022 PDF Author: Kaan Inal
Publisher: Springer Nature
ISBN: 3031062124
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 941

Book Description
The NUMISHEET conference series is the most significant international conference on the area of the numerical simulation of sheet metal forming processes. It gathers the most prominent experts in numerical methods in sheet forming processes and is an outstanding forum for the exchange of ideas and for the discussion of technologies related to sheet metal forming processes. Topics covered in this volume include but are not limited to the following: Materials Modeling and Experimental Testing Methods Friction and Contact Formability, Necking, and Fracture Instabilities and Surface Defects Fracture and Damage Numerical Methods Springback Incremental Sheet Forming Roll Forming Innovative Forming Methods Product and Process Design and Optimization

Studies in Large Plastic Flow and Fracture

Studies in Large Plastic Flow and Fracture PDF Author: Percy Williams Bridgman
Publisher: Cambridge : Harvard University Press
ISBN:
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 384

Book Description


Formability of Metallic Materials

Formability of Metallic Materials PDF Author: D. Banabic
Publisher: Springer Science & Business Media
ISBN: 3662040131
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 345

Book Description
After a brief introduction into crystal plasticity,the fun- damentals of crystallographic textures and plastic anisotro- py, a main topic of this book, are outlined. A large chapter is devoted to formability testing both for bulk metal and sheet metal forming. For the first time testing methods for plastic anisotropy of round bars and tubes are included. A profound survey is given of literature about yield criteria for anisotropic materials up to most recent developments and the calculation of forming limits of anisotropic sheet me- tal. Other chapters are concerned with properties of workpieces after metal forming as well as the fundamentals of the theory of plasticity and finite element simulation of metal forming processes. The book is completed by a collection of tables of international standards for formability testing and of flow curves of metals which are most commonly used in metal forming. It is addressed both to university and industrial readers.

Metal Forming

Metal Forming PDF Author: William F. Hosford
Publisher: Cambridge University Press
ISBN: 113949743X
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 345

Book Description
This book helps the engineer understand the principles of metal forming and analyze forming problems - both the mechanics of forming processes and how the properties of metals interact with the processes. In this fourth edition, an entire chapter has been devoted to forming limit diagrams and various aspects of stamping and another on other sheet forming operations. Sheet testing is covered in a separate chapter. Coverage of sheet metal properties has been expanded. Interesting end-of-chapter notes have been added throughout, as well as references. More than 200 end-of-chapter problems are also included.

Image Correlation for Shape, Motion and Deformation Measurements

Image Correlation for Shape, Motion and Deformation Measurements PDF Author: Michael A. Sutton
Publisher: Springer Science & Business Media
ISBN: 038778747X
Category : Science
Languages : en
Pages : 332

Book Description
Image Correlation for Shape, Motion and Deformation Measurements provides a comprehensive overview of data extraction through image analysis. Readers will find and in-depth look into various single- and multi-camera models (2D-DIC and 3D-DIC), two- and three-dimensional computer vision, and volumetric digital image correlation (VDIC). Fundamentals of accurate image matching are described, along with presentations of both new methods for quantitative error estimates in correlation-based motion measurements, and the effect of out-of-plane motion on 2D measurements. Thorough appendices offer descriptions of continuum mechanics formulations, methods for local surface strain estimation and non-linear optimization, as well as terminology in statistics and probability. With equal treatment of computer vision fundamentals and techniques for practical applications, this volume is both a reference for academic and industry-based researchers and engineers, as well as a valuable companion text for appropriate vision-based educational offerings.

Scientific and Technical Aerospace Reports

Scientific and Technical Aerospace Reports PDF Author:
Publisher:
ISBN:
Category : Aeronautics
Languages : en
Pages : 702

Book Description


Plasticity and Fracture

Plasticity and Fracture PDF Author: Wolfgang Brocks
Publisher: Springer
ISBN: 331962752X
Category : Science
Languages : en
Pages : 189

Book Description
This book is based on 40 years of research and teaching in the fields of fracture mechanics and plasticity. It will bring students and engineers from various disciplines up to date on key concepts that have become increasingly important in the design of safety-relevant engineering structures in general and in modern lightweight structures in the transportation industry in particular. Primarily intended for graduate students in the engineering sciences and practicing structural engineers, it employs a multidisciplinary approach that comprises theoretical concepts, numerical methods, and experimental techniques. In addition, it includes a wealth of analytical and numerical examples, used to illustrate the applications of the concepts discussed.

The Mechanics of Constitutive Modeling

The Mechanics of Constitutive Modeling PDF Author: Niels Saabye Ottosen
Publisher: Elsevier
ISBN: 0080525695
Category : Science
Languages : en
Pages : 700

Book Description
Constitutive modelling is the mathematical description of how materials respond to various loadings. This is the most intensely researched field within solid mechanics because of its complexity and the importance of accurate constitutive models for practical engineering problems. Topics covered include: Elasticity - Plasticity theory - Creep theory - The nonlinear finite element method - Solution of nonlinear equilibrium equations - Integration of elastoplastic constitutive equations - The thermodynamic framework for constitutive modelling – Thermoplasticity - Uniqueness and discontinuous bifurcations • More comprehensive in scope than competitive titles, with detailed discussion of thermodynamics and numerical methods. • Offers appropriate strategies for numerical solution, illustrated by discussion of specific models. • Demonstrates each topic in a complete and self-contained framework, with extensive referencing.

Automotive Steels

Automotive Steels PDF Author: Radhakanta Rana
Publisher: Woodhead Publishing
ISBN: 0081006535
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 481

Book Description
Automotive Steels: Design, Metallurgy, Processing and Applications explores the design, processing, metallurgy, and applications of automotive steels. While some sheet steels are produced routinely in high volume today, there have been significant advances in the use of steel in the automotive industry. This book presents these metallurgical and application aspects in a way that is not available in the current literature. The editors have assembled an international team of experts who discuss recent developments and future prospects for automotive steels, compiling essential reading for both academic and industrial metallurgists, automotive design engineers, and postgraduate students attending courses on the metallurgy of automotive materials. - Presents recent developments on the design, metallurgy, processing, and applications of automotive steels - Discusses automotive steels that are currently in the early stages of research, such as low-density and high modulus steels that are driving future development - Covers traditional steels, advanced high strength steels, elevated Mn steels and ferrous composite materials