Numerical Study of Spall in an Aluminum Alloy under Planar Impact Loading

Résumé
Les effets de la température et de la vitesse sur le comportement des matériaux sont liés aux processus micromécaniques activés thermiquement, notamment lors de la création de surfaces libres de rupture. Pour prédire l'endommagement par écaillage des matériaux sous chargement dynamique, nous avons déterminé dans une première étude numérique, dans le cas élastique, la contrainte critique minimale d'écaillage en fonction du temps de chargement critique correspondant. Comme la rupture dynamique est influencée par les propriétes physiques du matériau, de ce fait un critère cumulatif [1] lié à l'énergie d'activation de séparation du matériau et la loi constitutive viscoplatique tenant compte des effets de la déformation, de la vitesse de déformation et de la température, ont été implementé dans un code de calcul par éléments finis. Les profils de vitesse de la surface libre calculés pour plusieur vitesses d'impact, montrent la création de nouvelles surfaces libres dans la plaque cible. L'influence des parametres physique est discuté sur la base des résultats numérique.

Abstract
Numerical analysis has been performed by implementation of a cumulative dynamic fracture criterion [1] which depends on the free energy of activation of separation, temperature and the load history. First series of calculation has been performed for elastic case to obtain minimum critical spall-fracture stress as a function of critical time of loading. Next, a viscoplastic constitutive relation which includes the effects of strain hardening, strain rate and temperature, along with cumulative criterion and heat conduction, because of temperature increase due to volume dilatation and dissipation of plastic work, has been implemented in FE code. Also, free surface velocity-time profiles have been calculated for a number of impact velocities, showing creation of new free surfaces inside the target plate. The influence of physical parameters is discussed on the basis of numerical results.