Numerical analysis of the effect of geometry on thermo-mechanical coupling for some metals in shear
Analyse numérique de l'effet de la géométrie sur le comportement thermomécanique de quelques métaux en cisaillement
Résumé
This study has been devoted from one side to an numerical analysis of the transition from the isothermal to adiabatic conditions of deformation during plastic torsion of a thin-walled tube (for pure aluminium, copper and XC18 steel). On the other side the study adressed the effect of the tube length and level of lastic deformation on the transition zone as a function of nominal strain rate. It has been shown by numercal analyses that for small tube lengths at large strains and within the region of the nominal strain rates where the transition occurs, the plastic instability and localisation (occurence of the adiabatic shear bands) are possible exclusively due to a development of the temperature gradients. This effect has been shown for XC18 steel where thermal conductivity is relatively weak. Finaly, numerical simulations have been performed to study behaviour of the modified Double Shear Specimen loaded by a direct impact. The study enabled an optimization of the MDS specimen geometry eliminating some plastic deformation of the supports and unwanted rotation. It was also shown that at high niminal strain rates of shearing and at large deformations the distribution of strains and temperature fields have a tendency to be more localised within the shearing zone
Cette étude est consacrée d'une part, à l'analyse numérique de la transition isotherme-adiabatique dans le cas de la torsion d'un tube mince (pour l'aluminium pur, le cuivre pur et l'acier xc18). L'influence de la longueur du tube et du niveau de déformation sur l'évolution de cette zone de transition a été étudiée. D'autre part, il a été montre numériquement que dans le domaine des grandes déformations, des vitesses de déformation nominales de la zone de transition le seul gradient de température du au transfert de chaleur aux extrémités du tube est un mécanisme plausible de formation des bandes de cisaillement adiabatiques uniquement pour des tubes courts. Cela a été montre dans le cas de l'acier xc18, ce qui s'explique par sa conductivité thermique est relativement faible. Finalement une simulation numérique du comportement de l'éprouvette de l'essai du double cisaillement chargée par impact direct a été réalisée. Cette étude a nécessité l'optimisation de la géométrie de l'éprouvette du double cisaillement afin d'éliminer la plastification des appuis et la rotation de l'éprouvette. De plus il a été montre que dans le domaine des grandes vitesses de déformation nominales et des grandes déformations, la déformation plastique et la température ont tendance a se localiser dans la zone géométrique de cisaillement
| Origine | Fichiers produits par l'(les) auteur(s) |
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