Academic literature on the topic 'Matériaux hybrides – Essais dynamiques – Barres de Hopkinson'

Ce travail de thèse a été réalisé dans un contexte de valorisation des matériaux composites à base de nanocharges. La connaissance du comportement mécanique des nanocomposites dopés par des nanocharges soumis à des sollicitations dynamiques sévères est une donnée importante pour les concepteurs des structures composites dédiées aux applications civiles et militaires. Ce comportement doit être caractérisé dans un large domaine de déformation ; pour des vitesses de déformation pouvant atteindre 10⁵s⁻¹. Une attention particulière est portée au système des barres d’Hopkinson (SHPB) en raison de son utilisation fréquente dans une telle gamme de vitesses de déformation qui correspond à la gamme de vitesses de la plupart des applications industrielles. Dans ce contexte, nous avons mené dans un premier temps une étude centrée sur l’effet des nanocharges sur le comportement dynamique et la cinétique de l’endommagement d’un composite de référence à base de fibres de carbone noyées dans une matrice époxy. Nous avons opté pour le choix de deux types de nanocharges présentant une compositions chimiques pareilles (basé sur le carbone pur) mais deux géométries différentes (quasi-1D pour les nanotubes de carbone (NTC) et 2D pour les nanofeuillets de graphène (GNP)). On a préparé les deux séries de nanocomposites NTC et GNP dans les mêmes conditions tout en utilisant des fractions massiques communes (0.5%, 1% et 2%) pour pouvoir mener une étude comparative concernant les deux systèmes. Une campagne d’essais de compression dynamique, hors-plan (OP) et dans le plan (IP) et, ainsi qu’une étude numérique ont été menées. Il a été démontré que le comportement dynamique et la cinétique d’endommagement des matériaux sont très sensibles à la vitesse de déformation et à la direction de sollicitation. Les résultats de ces essais nous ont aussi permis d’appréhender l’influence de l’ajout des nanocharges sur la réponse des matériaux. Le pourcentage de 1% GNP montre des performances optimales en rigidité, contrainte maximale et résistance à l’endommagement. Toutefois, les nanocomposites peuvent être très sensibles aux conditions environnementales, en particulier au vieillissement hygrothermique qui peut réduire leurs performances mécaniques. De ce fait, l’effet du vieillissement hygrothermique (60°C/80% HR) sur la durée de vie des nanocomposites est alors étudié expérimentalement (chargement dans le plan). Des baisses de différentes propriétés mécaniques en fonction du temps (15, 40 et 100 jours) et de la teneur en eau absorbée sont mises en évidence pour chaque fraction massique. Cependant, il a été démontré que l’introduction de nanocharges, sauf dans le cas 0.5% NTC, entraine une dégradation plus importante du composite de référence
This thesis work was carried out in a context of valorization of composite materials based on nanofillers. The knowledge of the mechanical behavior of nanocomposites doped by nanofillers submitted to high dynamic loading is an important data for the designers of composite structures dedicated to civil and military applications. This behavior must be characterized in a wide range of deformation; for strain rates in the range of 10² to 10⁵s⁻¹. Particular attention is devoted to the Hopkinson pressure bar system (SHPB) because of its frequent use in such a wide range of deformation which corresponds to the strain rate deformation range of most industrial applications. In this context, we first conducted a study focused on the effect of nanofillers on the dynamic behavior and damage kinetics of a carbon/epoxy composite. We have chosen two types of nanofillers with similar chemical compositions (based on pure carbon) but two different geometries (quasi-1D for carbon nanotubes (CNT) and 2D for graphene nanoplatelets (GNP). The two series of nanocomposites CNT and GNP were prepared under the same conditions while using common mass fractions (0.5%, 1% and 2%) in order to conduct a comparative study of the two nanocomposite systems. A dynamic compression test (in-plane (IP) and out-of-plane (OP)) and a numerical study were conducted. It has been shown that the dynamic behavior and damage kinetics of the materials are very sensitive to the strain rate and the direction of solicitation. The results of these tests also allowed us to understand the influence of the addition of nanofillers on the response of the materials. The percentage of 1% GNP shows optimal performances in stiffness, maximum stress and resistance to damage. However, nanocomposites can be very sensitive to environmental conditions, in particular to hygrothermal aging that can reduce the mechanical performances. Therefore, the effect of hygrothermal aging (60°C/80%RH) on the lifetime of nanocomposites is studied experimentally (in-plane loading). Decreases of different mechanical properties as a function of time (15, 40 and 100 days) and absorbed water content are highlighted for each mass fraction. However, it was shown that the introduction of nanofillers, except in the case of 0.5% CNT, leads to a more significant degradation of the reference composite

Le béton est un des matériaux de construction les plus répandus. Néanmoins son comportement en traction dynamique n’est pas parfaitement connu. C’est afin de mieux concevoir les structures en béton et de prédire leur ruine dans le cadre d’éventuels accidents industriels qu’il est nécessaire de connaître sa résistance. Cette dernière évolue en fonction des différentes sollicitations auxquelles le béton peut être soumis. Afin de caractériser la résistance en traction d’un béton de type R30A7, ainsi que son évolution en fonction de la vitesse de déformation, différents essais de flexion trois points ont été réalisés que cela soit en statique ou en dynamique. Un dispositif conforme aux normes en vigueur en statique ainsi que le dispositif dynamique des barres de Hopkinson ont été utilisés. Ce dernier permet de réaliser des essais dynamiques en mesurant le chargement et la vitesse en entrée comme en sortie. En plus de l’instrumentation traditionnelle, les essais ont été suivis à l’aide d’une caméra rapide afin de réaliser des mesures de champ de déplacement à l’aide de la corrélation d’images numériques. Des outils utilisant ces champs de déplacement ont été créés afin de suivre au mieux l’apparition et l’évolution de la fissure. L’ensemble de ces moyens de mesures permettent, avec l’aide de différentes modélisations, qui prennent en compte ou non l’endommagement des éprouvettes, de caractériser l’évolution de la contrainte de rupture en traction en fonction de la vitesse de déformation. Ce travail a mis en avant le fait qu’ignorer l’endommagement du matériau lors d’essais dynamiques augmente de manière non négligeable la valeur de la contrainte à rupture déduite des essais
The concrete is one of the most widely used constructional materials. However, its tensile behavior in dynamic is yet not perfectly known. In order to design concrete structures and predict their collapse in the case of industrial accidents, it is mandatory to know its tensile strength. This property depends on the different solicitations to which the concrete can be exposed. In order to characterize the tensile strength of a R30A7 concrete and its dependence on the strain rate, three points bending tests are performed in static and dynamic cases. For this purpose, the most recent standards are used in the static tests. The dynamic ones are carried out with the split Hopkinson pressure bars. This device allows to perform dynamic tests with both the speed and effort loading measurements. Moreover a high speed camera is used to record these experiments in order to acquire full-field displacement measurements with the help of the digital image correlation. Tools using these fields are created to detect the apparition of the crack in one hand, and to follow the crack propagation in the other hand. All these experimental devices and the use of different models, some of which take in account the sample damage, make it possible to determinate the evolution of the tensile strength depending on the strain rate. This work brings forward the fact that ignoring the material damage increases the tensile strength obtain from the tests

Les alliages à mémoire de forme (AMF) font partie des matériaux qui ont besoin d'une caractérisation de leur comportement sous sollicitations dynamiques afin de pouvoir être intégrés dans des solutions de conception de structures prévues pour l'absorption d'énergie ou pour subir de grandes déformations à des régimes de vitesses équivalents à des impacts. Même si les phénomènes mis en jeu dans ce type de matériau commencent à être maîtrisés, la caractérisation de leur comportement en dynamique est un point qui nécessite encore beaucoup d'études d'approfondissement. Leurs propriétés singulières et leur bonne capacité d'absorption d'énergie font d'eux de bons candidats à l'application dans des technologies innovantes et motivent la poursuite de leur étude. Ces travaux de thèse présentés dans ce manuscrit portent sur un AMF à base de Nickel-Titane (NiTi).Les deux propriétés singulières principales des AMF sont la superélasticité (ou pseudo-élasticité) et l'effet mémoire. La propriété sur laquelle cette étude se concentre est la superélasticité : celle-ci correspond à une transformation martensitique activée par une sollicitation mécanique.Afin de pouvoir caractériser le NiTi pour des applications soumises à des impacts ou à des sollicitations dynamiques, il est nécessaire de pouvoir, dans un premier temps, observer la transformation martensitique pour ces régimes et de tenir compte de ces résultats pour l'élaboration de lois de comportement.Ces travaux de thèse, essentiellement expérimentaux, s'inscrivent dans la mise en place d'un projet visant à pouvoir prédire le comportement des alliages à mémoire de forme soumis à des sollicitations dynamiques multiaxiales et sont centrés sur trois thèmes : les AMF, les essais de traction dynamique, la corrélation d'image pour les essais aux barres de Hopkinson et pour la mesure de la transformation martensitique des AMF.

Dans cette thèse, nous avons étudié, dans une première partie, l'effet d'onde de choc dans les matériaux cellulaires (mousses, nids d'abeilles et sphères creuses). Une nouvelle technique expérimentale originale avec les barres de Hopkinson pour étudier l'effet d'onde de choc dans de tels matériaux complètée par une mesure locale et par la modélisation éléments de tels effets sont présentées. Dans la seconde partie, nous avons mis en place une nouvelle technique de la mesure de la perforation dynamique en utilisant aussi la technique de la mesure avec les barres de Hopkinson : la perforation inversée. Cette technique permet de rendre possible de comparer directement l'histoire de force vs déplacement dynamique avec la quasi statique.

Les tôles métalliques sont soumises à des sollicitations multiaxiales rapides lors de crash automobile ou de la mise en forme, alors que peu de moyens expérimentaux cumulent ces deux propriétés. Le travail présenté est une contribution à la compréhension du comportement de tôles en acier sous un chargement rapide biaxial. Les travaux ont pour objectif de comparer la réponse d'un acier soumis à des chargements bi-axiaux et uni-axiaux. Les essais sont menés à différentes vitesses allant du quasi-statique 10-3 /s au dynamique 103 /s. Le premier travail a été de déterminer la réponse du matériau dans le cas d'un chargement uni-axial, afin de créer la base de données de référence. Cette partie expérimentale a mis en évidence la difficulté à caractériser sur une large gamme de vitesse, ce qui nécessite d'utiliser différents moyens d'essai : hydraulique, hydraulique rapide et barres de Hopkinson. La sollicitation bi-axiale est elle imposée par un essai d'expansion, ou bulge test. Ce test est conduit en quasi-statique avec un système de mesure de champs permettant d'optimiser l'exploitation du test. Pour imposer une sollicitation rapide, le dispositif est adapté sur un banc de barres de Hopkinson, et l'exploitation est réalisée par l'utilisation d'une méthode inverse. La comparaison des résultats entre un chargement uni-axial et bi-axial a mis en évidence une sensibilité à la vitesse de déformation équivalente pour les deux modes de sollicitations testés. Pour finir, l'évolution de la formabilité est étudiée pour deux vitesses de chargements, en quasi-statique et en dynamique, à l'aide d'un essai de poinçonnement. La géométrie de l'éprouvette est optimisée pour disposer d'un trajet de déformation linéaire, en expansion. Dans l'étude, la limite de formabilité est choisie au début de la striction. L'exploitation des résultats a permis de mettre en évidence un effet significatif de la vitesse de déformation sur l'apparition de la striction
Teel sheets are subject to multi-axial and dynamic loading during automobile crashes or even stamping. However, there are few experimental techniques that are able to test the material properties for both types of loading. This study presents a new stress technique for steel sheets under biaxial and dynamical loading. The aim of the work is to compare the strain rate sensitivity of steel under uniaxial and biaxial loading. The test was conducted with different strain rates from quasi-static 10-3/s to dynamic at 103/s. The first study was to identify strain rate sensitivity under uniaxial loading so as to obtain a reference behavior. This experimental part highlighted the difficulty of studying behavior under a wide range of strain rates, thus requiring the use of various experimental techniques. Biaxial loading was obtained through an expansion test or bulge test. The bulge test was performed under quasi-static loading rate and using a digital image correlation to measure displacement and the strain field, thus enabling optimization of the test through the calculation of the stress-strain relationship. A Hopkinson apparatus was used to increase the strain rate for dynamic bulge testing. For this device, the strain rate sensitivity of the sample was studied by using an inverse approach. Finally, a punch test was used to study formability for both quasi-static and dynamic strain rates. The sample geometry was optimized to control the strain path in expansion. In the quasi-static mode, DIC ( digital image correlation) was used to detect the beginning of necking. However, in the dynamic mode, we only had the load and displacement relationship. Therefore, the beginning of necking was detected through a new method based on the decrease of load evolution due to necking as compared to the load calculated by simulation. This method is used for both quasi-static to dynamic modes and validated with the DIC results

Dans l'industrie aéronautique, les règles de conception et les critères de dimensionnement concernant la durabilité des structures composites impactées ne sont pas bien connus. Des outils numériques prédictifs et robustes doivent être développés pour réduire le temps de conception et les coûts de certification, mais aussi pour déterminer des liens entre le comportement matériau et le comportement global des structures. Dans ce cadre, il est visé dans cette étude de comparer des mesures de défauts d'impacts à celles de deux méthodes de prévisions numériques de dommages : l'une par modélisation d'une discontinuité géométrique modélisant un décollement de couches, l'autre sans modéliser l'ouverture mais par un modèle d'endommagement continu. Notre attention s'est portée sur deux types de matériaux unidirectionnel pré imprégnés en carbone/epoxy : T700/M21S et T800/M21S ; pré imprégnés sensible à la vitesse de déformation enraison d'un pourcentage élevé de thermoplastqiue présent dans la résine M21. Des essais de caractérisation du comportement quasi statique et dynamique ont été effectués sur des stratifiés équilibrés de type [±θ]. Concernant les essais dynamiques au banc d'essai Hopkinson, une saturation de la fissuration des plis a été décrite et l'effet de la vitesse de déformation du T800/M21S a été établi jusqu'aux vitesses de déformation moyennes (1000/s). Une loi cohésive a été développée pour modéliser le délaminage en dynamique rapide dans le code explicite non linéaire LS-DYNA®. Une loi d'endommagement des plis a été développée sur la base du modèle de Matzenmiller-Libliner-Taylor. Ce modèle d'endommagement 3D permet par couplage de multi critères définissants des seuils d'endommagement, de modéliser la fissuration des couches des stratifiés et du délaminage de manière couplée. Les endommagements après impact relevés lors d'une campagne d'essais expérimental pour différentes vitesses d'impacts, sont comparés aux deux types de modèles numériques. Il apparaît que le modèle d'endommagement 3D développé prédit bien les zones endommagées, les tailles des délaminages et l'intendation résiduelle, alors que les modèles cohésifs sont plus intrusifs entraînant des délaminages plus isotropes.

L'évaluation du dommage et de l'intégrité des véhicules et des structures ont fait l'objet d'une attention de plus en plus importante au cours des dernières années. La connaissance précise des paramètres dynamiques de rupture est essentielle pour la conception sécuritaire des composants. La configuration de flexion trois points des barres d’Hopkinson a été adoptée pour mesurer la ténacité dynamique. Une étude de ce dispositif est présentée à partir d'un dialogue expérimental/analytique/numérique. Plusieurs aspects importants sont abordés. Notamment, l’évolution de la force transmise des barres à l'éprouvette et son impact sur le Facteur d’Intensité de Contraintes (FIC) au cours de l'essai. Une nouvelle approche a été proposée concernant le transfert des données expérimentales au modèle Eléments Finis afin de calculer le FIC critique. Cette méthode est basée sur une approche de type vitesse. La méthode proposée a été validée sur un composite tissé carbone-époxy dont le comportement est isotrope transverse. Une formulation simplifiée a été proposée pour traiter ce type de matériau. Dans l’objectif de rechercher un indicateur de dommage par fatigue, plusieurs essais ont été réalisées sur l'acier AISI 304 soudés. Les mesures ont été effectuées sur des éprouvettes ayant subies différents taux de dommage par fatigue. Les résultats sont assez intéressant et confirme la possibilité de considérer la ténacité dynamique comme un indicateur de dommage, sous un certain nombre de conditions
Damage evaluation and safety assessment of the structural integrity of vehicles and civil structures have been subject of increased attention in recent years. Nowadays the precise knowledge of dynamic fracture parameters is essential for safe design of components. The special arrangement of Three Point Bending Split Hopkinson Bar has been adopted as a convenient means of measuring the dynamic fracture toughness. In this work, an analysis of this arrangement is presented by means of Finite Element Analysis whose results are compared with the theoretical background and the experimental results. A number of important aspects are approached. Among them, the history of the mechanical force actually transmitted from the bars to the specimen and the evolution of the dynamic Stress Intensity Factor (SIF) during the tests. Instead of obtaining the force, the velocity on the bar’s end is proposed to feed the Finite Element model. Experimentally, the arrangement is used to measure the dynamic fracture toughness of AISI 304 TIG welding specimens. The results of a number of fatigue damage-free specimens are compared with those of specimens previously subject to fatigue damage. The technique is also used to measure the dynamic fracture toughness of a carbon-epoxy woven composite material, considered as transversely isotropic media. Simplified formulae to obtain this parameter compared with isotropic materials are proposed along with the precise follow of the SIF evolution during the tests

La loi de comportement est un élément essentiel de la caractérisation mécanique des matériaux. Pour pouvoir identifier le comportement d'un matériau, il existe plusieurs méthodes expérimentales (traction statique, barres d'Hopkinson) qui permettent d'obtenir des lois mécaniques applicables dans des conditions bien définies et le plus souvent sur des matériaux massifs homogènes. La plupart de ces essais sont de plus couteux et exigent le plus souvent des géométries d'échantillons spécifiques. L'utilisation de ces tests reste limitée et ne permet pas d'analyser tous les types de matériaux comme les revêtements ou les matériaux poreux... par exemple. Or ces matériaux eux aussi nécessitent aujourd'hui une connaissance fine de leurs propriétés afin de permettre une simulation au plus juste de leur comportement en service. Les lois de comportement établies à l'échelle d'un matériau massif ne répondent également que partiellement aux besoins de modélisation de certains procédés detraitement mécanique de surface comme par exemple le grenaillage, car elles ne prennent pas en compte les effets de la surface. L'objectif principal de cette étude est de développer une méthode à la fois rapide et facile pour pouvoir identifier le comportement local des matériaux sous condition dynamique, afin de pouvoir caractériser les surfaces soumises à des sollicitations de type chocs. Pour atteindre cet objectif, une méthode inverse a été développée pour identifier le comportement des matériaux à l'aide d'une combinaison d'approche expérimentale et numérique d'essais d'impacts répétés. Les lois decomportements obtenues à l'aide de cette méthode inverse restent sujettes à caution car difficile à comparer à des valeurs de référence par manque de données dans la littérature. Pour cette raison ces lois seront ensuite comparées avec une méthode analytique inspirée de la théorie de l'indentation. Afin de valider l'efficacité de la méthode inverse et de la méthode analytique, des essais numériques à l'aveugle ont été menés, ensuite des applications sur des matériaux modèles et industriels ont été réalisées pour déterminer les limites des méthodes
The behavior law is an essential element of the mechanical characterization of materials. To identify the material behavior several experimental methods can be used such as (static traction, Hopkinson bars ...) that allow to obtain mechanical laws applied under well-defined conditions, i.e. on homogeneous and bulk materials. However, do to the rising cost of these tests and their specific sample geometry, their use is limited and does not allow to probe and measure all types of materials (like coatings or porous materials....). Moreover, a broad knowledge of their properties allows a more accurate simulation of their behavior in working process. Behavior laws appropriate for bulk material do not always fit to process modeling shot peening, due to surface deformation. The main objective of this study is to develop a simple, rapid method for identifying the local behavior of materials under dynamic conditions, in order to characterize surfaces under impact loading. An inverse method has been developed to identify the behavior of materials using a combination of numerical and experimental approaches of repeated impact tests. The behavior laws obtained by the inverse method must be further investigated due to missing comparison data in literature. A comparison with an analytical method based on the theory of indentation must be carried out for more accuracy. In order to validate the efficiency of the inverse method and the analytical method, numerical blind tests wereconducted, then applications on industrial and ideal materials have been carried out to determine the limits

Les risques liés à la propagation de fissures sous impact sont encore très difficiles à estimer. La détermination de critères de rupture dynamique uniquement à partir de résultats expérimentaux reste délicate. Ainsi la première étape pour valider des lois de propagation de fissures sous impact passe par le développement d'outils de simulation numérique. Depuis les années 1970, de nombreux codes de calcul mécanique ont été dédiés à l'étude de la propagation de fissures, notamment dans le cas du phénomène de fatigue. La principale difficulté consiste dans la nécessité de suivre la géométrie de la fissure au cours du temps. Ces dernières années, des méthodes alternatives basées sur la partition de l'unité ont permis une description implicite des discontinuités mobiles. C'est le cas de la méthode des éléments finis étendue (X-FEM) qui paraît particulièrement adaptée à la simulation de la propagation dynamique de fissures sous chargement mixte où les trajets de fissures ne sont pas connus a priori. Si ces outils numériques permettent maintenant de représenter l'avancée dynamique d'une fissure, les résultats numériques doivent être comparés à des résultats expérimentaux pour s'assurer que les lois introduites sont physiquement fondées. Notre objectif est donc de développer conjointement des techniques expérimentales fiables et un outil de simulation numérique robuste pour l'étude des phénomènes hautement transitoires que sont l'initiation, la propagation, l'arrêt et le redémarrage de fissures sous impact.
Des expériences de rupture dynamique ont donc été réalisées sur du Polyméthacrylate de méthyle (PMMA) durant lesquelles la mixité du chargement varie et des arrêts et redémarrages de fissures se produisent. Deux bancs d'essais différents ont été utilisé, le premier basé sur la technique des barres de Hopkinson (ou barres de Kolsky), le second mettant en jeu un vérin rapide. Le PMMA étant transparent, la position de la fissure au cours de l'essai a été acquise grâce à des caméras rapides mais aussi en utilisant un extensomètre optique (Zimmer), habituellement dédié à la mesure de déplacements macroscopiques d'un contraste noir/blanc. L'utilisation de cet extensomètre pour suivre la fissure au cours de l'essai a permis d'obtenir une localisation très précise de la pointe de la fissure en continu, permettant ainsi l'étude des phases transitoires de propagation. Afin d'étudier le même phénomène dans des matériaux opaques comme les aluminiums aéronautiques (Al 7075), des techniques de corrélation d'images numériques ont été employées en mouchetant les éprouvettes impactées. De nouveaux algorithmes ont été développés afin de traiter les images issues d'une caméra ultra-rapide (jusqu'à 400 000 images par seconde).
Plusieurs géométries ont été envisagées afin d'étudier différents cas de propagation dynamique : initiation en mode I pur, initiation en mode mixte, propagation, arrêt, redémarrage, interaction entre deux fissures, influence d'un trou sur le trajet d'une fissure, branchement dynamique de fissures. Ces expériences ont ensuite été reproduites numériquement afin de valider les algorithmes et les critères de rupture choisis.

La fabrication de cavités SRF à hautes performances est essentielle pour augmenter l’énergie de collision dans de nouveaux accélérateurs de particules. L’utilisation de procédés de fabrication à haute vitesse, comme l’électro-hydro formage, peut être bénéfique, mais requiert une compréhension détaillée des propriétés mécaniques des matériaux déformés à haute vitesse et de l’impact sur leurs microstructures. Les objectifs de cette thèse sont d’étudier les propriétés mécaniques de monocristaux de niobium et de tôles polycristallines de niobium à haute pureté et de cuivre OFE déformés à des taux de déformation d’environ 10−4 s−1 à 103 s−1. Les résultats de cette étude sont séparés en deux parties selon le matériau étudié. En partie I, la caractérisation de monocristaux de niobium se concentre sur les propriétés mécaniques en traction et en compression à des taux de déformation d’environ 10−4 s−1 à 103 s−1 et sur la microstructure (MEB, EBSD, MET et nanoindentation) d’éprouvettes déformées. Les effets de l’orientation des cristaux, la vitesse de déformation et de la direction de chargement sur les propriétés mécaniques, la rotation des cristaux et la structure de dislocations sont présentés. En partie II, la formabilité de tôles polycristallines de niobium et de cuivre OFE sont présentées à l’aide de courbes limites de formage (CLF) obtenues à un taux de déformation quasi-statique. Les CLFs de ces matériaux offrent des données importantes pour les techniques de formage conventionnel, tels que l’emboutissage et le repoussage. Cette seconde partie présente aussi les propriétés mécaniques d’éprouvettes de cuivre OFE recuites et de tôles de niobium polycristallines soudées par faisceau d’électron et déformées en traction et en compression à des taux de déformation de 10−3 à 103 s−1
Manufacturing of superconducting radiofrequency (SRF) cavities with high performances is paramount to increase the collision energy in new particle accelerators. The use of high-speed sheet forming techniques, such as electro-hydraulic forming, can be beneficial, but requires a detailed understanding of the mechanical properties of the materials being deformed and the consequence on their microstructure. This thesis focuses on the characterization of high-purity niobium single crystals, polycrystalline niobium sheets, and polycrystalline OFE copper sheets. The results from this study are separated in two parts. In Part I, the characterization of niobium single crystals focused on the mechanical properties in tension and compression at strain rates of 10-4 to 103 s-1 and on the microstructure (analyzed using SEM, EBSD, TEM, and nanoindentation) of the deformed specimens. The effect of crystal orientation, strain rate, and loading direction on the mechanical properties, the crystal rotation, and the dislocation substructures are presented. In Part II, the forming limit diagram (FLD) of polycrystalline niobium sheets and OFE copper sheets were measured at a quasi-static strain rate. The FLDs of those materials should provide important data for manufacturers using conventional techniques, such as deep-drawing and spinning. The second part also presents the mechanical properties of electron beam (EB) welded polycrystalline niobium sheets and OFE copper sheets deformed in tension and compression at strain rates of 10-3 to 103 s-1