Numerical and experimental study of the formation of adiabatic shear band

Résumé
Pour étudier l'initiation et la croissance des bandes de cisaillement adiabatique lors d'un chargement par choc, nous avons choisi d'utiliser une éprouvette en forme de chapeau. Un code aux éléments finis avec intégration temporelle explicite et un modèle de comportement du matériau dépendant de la vitesse de déformation plastique ont été utilisés pour l'étude numérique. Le modèle prend en compte les effets de l'écrouissage et de l'adoucissement thermique pour la partie expérimentale, nous avons utilisé des échantillons en acier 4340 et une barre d'Hopkinson en compression permettant d'appliquer des pulses de compression contrôlés. Après le chargement, les échantillons ont été coupés, polis, attaqués et examinés par microscopie optique. Nous avons observé des bandes de cisaillement très nettes apparemment formées par une déformation localisée. On montre que la forme générale et la direction des bandes de cisaillement adiabatique coïncident avec les résultats des calculs numériques.

Abstract
The stepped specimen under impact loading was chosen to study the initiation and growth of the adiabatic shear band. Explicit time integration finite element code with rate dependent plasticity material model was utilized for numerical study. The material model includes the effects of strain hardening, strain rate hardening, and thermal softening. For experimental study, specimen made of 4340 steel and compression Hopkinson's bar was used to apply controlled short compression pulse. After the impact loading, the specimen was cut, polished, etched, and examined under the optical microscope. Very sharp shear band apparently formed by localized deformation was observed. It is shown that overall shape and direction of adiabatic shear band coincide with results of the numerical calculation.