Modélisation et simulation numérique de la réponse d'un matériau métallique endommagé par des bandes de cisaillement adiabatique

Constitutive modelling and numerical simulation of the response of a metal damaged by adiabatic shear bands

• Auteur / Autrice : Patrice Longère
• Direction : André Dragon, Hervé Trumel, Thibaut de Rességuier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique des solides et matériaux
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : Poitiers
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur et aéronautique (Poitiers1992-2008)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Éléments finis, Méthode des

Thermodynamique hors équilibre

Endommagement, Mécanique de l' (milieux continus)

Viscoplasticité

Résumé

Le phénomène de cisaillement adiabatique par bandes est assimilé ici à un processus continu d'endommagement anisotrope mettant en jeu une variable d'état tensorielle d'ordre 2 et un gradient de vitesse intrinsèque. La modélisation du comportement thermo-élasto/viscoplastique-viscoendommageable, basée sur l'approche par variables internes en grandes déformations élasto-irréversibles en présence d'anisotropie, implique des potentiels thermodynamiques énergie libre et de dissipation. Nous supposons l'existence d'une surface unique de plasticité-endommagement pour rendre compte du couplage fort qui existe entre les mécanismes dissipatifs. Les conditions d'amorçage du cisaillement adiabatique et l'orientation des bandes sont déterminées à partir d'une analyse simplifiée issue de la théorie linéarisée des perturbations. Le modèle tridimensionnel a été implanté dans le code de calculs par éléments finis LS-DYNA. Ses performances sont jugées encourageantes au vu des simulations numériques.

In our approach, adiabatic shear banding is considered as an anisotropic continuous damage process including a 2nd order tensorial state variable and a velocity gradient corresponding part. State laws and evolution laws are derived from thermodynamic potentials such as free energy and dissipative potentials in the general framework of the internal state variable structure with finite anisotropic elasto-irreversible strains. We postulate the existence of a single yield function to account for the strong coupling between dissipative mechanisms of plasticity and damage. The conditions of shear banding initiation and the orientation of the bands are obtained from a simplified analysis based on the linear theory of perturbations. The three-dimensional constitutive model has been implemented into the finite element calculation code LS-DYNA. Its predictive capabilities are encouraging considering numerical simulations.