Modeling and Evaluation of HE Driven Shock Effects In Copper with the MTS Mode1

Abstract
Many experimental studies have investigated the effect of shock pressure on the post-shock mechanical properties of OFHC copper. These studies have shown that significant hardening occurs during shock loading due to dislocation processes and twinning. It has been demonstrated that when an appropriate initial value of the Mechanical Threshold Stress (MTS) is specified, the post-shock flow stress of OFE copper is well described by relationships derived independently for unshocked materials. In this study we consider the evolution of the MTS during HE driven shock loading processes and the effect on the subsequent flow stress of the copper. An increased post shock flow stress results in a higher material temperature due to an increase in the plastic work. An increase in temperature leads to thermal softening which reduces the flow stress. These coupled effects will detemine if there is melting in a shaped charge jet or a necking instability in an EFP liner. The critical factor is the evolution path followed combined with the "current" temperature, plastic strain, and strain rate. Preliminary studies indicate that in simulations of HE driven shock processes with very high resolution zoning, the MTS saturates because of the rate dependence in the evolution law. On going studies are addressing this and other issues with the goal of developing a version of the MTS model that treats HE driven shock loading, temperature, strain, and rate effects apriori.

Résumé
De nombreuses études expérimentales ont recherché l'effet de la pression de l'onde de choc sur les propriétés mécaniques post-impact du cuivre OFHC. Ces études ont montré qu'un durcissement important a lieu pendant l'impact à cause des processus de dislocation et de maclage. Nous avons montré que quand une valeur initiale appropriée de contraintes de seuil mécanique (MTS) est spécifiée, les contraintes de fluage post-impact du cuivre OFE sont bien décrites par les rapports dérivés indépendamment pour les matériaux sans impact. Dans cette étude, nous considérons l'évolution des MTS pendant les processus d'application de charge d'impact par charge explosive élevée et les effets sur les contraintes de fluages ultérieures du cuivre. Une augmentation des contraintes de fluage post-impact provoque une température plus élevée du matériau causée par l'augmentation de la déformation plastique. Une augmentation de la température provoque un recuit thermique qui réduit les contraintes de fluage. Ces effets associés déterminent s'il y a une fonte dans un jet de charge creuse ou une instabilité de striction dans une chemise en EFP. Le facteur critique est le passage d'évolution suivi combiné à la température "courante", le fluage plastique et le taux de fluage. Des études préliminaires indiquent que, dans des simulations de processus d'impact à charge explosive avec découpage en zones de haute résolution, les MTS saturent à cause du taux de dépendance de la loi de l'évolution. Des recherches de longue durée étudient ce sujet et d'autres questions ayant pour objet de développer une version du modèle de MTS qui traite a priori des effets de la charge, de la température, du fluage et des taux.