On the asymmetrical material flow in metal specimens under dynamic compression with Hopkinson bars

Résumé
Une modélisation du fluage asymétrique du matériau d'éprouvette durant un essai de compression aux barres d'Hopkinson est proposée, basée sur des résultats comparatifs entre la simulation numérique au moyen d'AUTODYN-2D et des essais expérimentaux appliqués à des métaux avec différentes structures de phase (cuivre, aluminium, fer et titane). Parmi les trois principales zones de ce fluage, une seule serait valide pour une étude du matériau. La zone non valide du rebord provient d'un fluage de la face avant d'impact de l'éprouvette, qui serait d'abord radial puis, en débordant de l'écart entre les deux barres, en direction de la face arrière de l'éprouvette. Des observations métallographiques montrent que la microstructure pour le Fe et surtout pour le Ti est peu définissable. Les trois zones de fluage de matériau peuvent être esquissées en suivant les lignes de fluage observées pour l'Al ou les bandes de cisaillement pour le Ti.

Abstract
Modeling of the asymmetrical material flow in the specimen during a Hopkinson bar compression test is proposed, based on comparative results between numerical simulation using AUTODYN-2D and experimental tests applied to metals with different phase structures (copper, aluminum, iron and titanium). Among three main material flow regions, only one could be considered as valid for a material investigation. The non-valid rim zone results in a flow process at the specimen impact front side, which is at first radial then, when emerging from the gap between the two bars, moves towards the specimen rear face. Metallographic investigations indicate that the microstructure for Fe and especially Ti is hard to define. The three material flow regions can be outlined by following the observed flow lines for Al or shear bands for Ti.