Impact sur matériaux métalliques : modélisation des phénomènes de rupture

Impact on metallic materials : modeling of fracture phenomena

• Auteur / Autrice : Yann Quirion
• Direction : Bernard Peseux, Alain Nême
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie mécanique
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale mécanique, thermique et génie civil (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de mécanique des structures navales (Brest2002-2007)
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Centrale Nantes - École nationale supérieure des ingénieurs des études et techniques d'armement (1971-2010)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modèles mathématiques

Rupture, Mécanique de la

Impact

Plaques et coques élastiques

Résumé

Notre étude contribue au développement de simulations numériques fiables permettant l'identification de lois de vulnérabilité empiriques. Nous souhaitons prédire lors de l'impact d'éclats métalliques sur plaques métalliques, la perforation de la cible ainsi que la fragmentation du projectile et de la cible. Ces phénomènes de rupture sont représentés par des conditions de bifurcation en vitesse dans l'équilibre thermomécanique. Un modèle Thermo Elastique Plastique Viscoplastique (TEPV) est développé et identifié. Deux variables distinctes sont choisies pour décrire la plasticité et la viscoplasticité. La loi de comportement TEPV et le critère de bifurcation sont implémentés dans le code de calcul ABAQUS/Explicit. Un schéma temporel explicite couplé avec un critère de convergence de sous-incrémentation est employé. Les résultats de simulation sont compatibles avec les observations expérimentales pour des impacts à 1000 m/s à incidence normale et oblique (45ʿ).

Our work contributes to the substitution of expensive trials by reliable simulations allowing the identification of empirical laws of vulnerability. In particular, we want to predict, in case of metallic fragments impact on metallic plates, the perforation of the target as well as the fragmentation of the projectile and the target. We choose to represent these rupture phenomena by loss of uniqueness for the solution of the thermomechanical balance equation. A Thermo Elastic Plastic Viscoplastic (TEPV) model is developed and identified. Two separated variables are introduced to describe plasticity on the one hand and viscoplasticity on the other hand. These two issues are implemented in the finite elements code ABAQUS/Explicit. An explicit scheme with a convergence criterion of sub-incrementation is used to integrate the strain rate. The simulation results confirm the experimental tendencies for impacts at 1000 m/s with normal and slant incidence (45ʿ).