He estado experimentando con el formato del título del capítulo, titlesecpero parece que no puedo encontrar la forma adecuada de agregar una regla justo debajo del título del capítulo. Después de leer el documento, descubrí que \titlelinehace eso, pero no estoy seguro de en qué parte de la \titleformatsintaxis colocarlo.
Respuesta1
Aquí hay una posible solución usando el último argumento opcional para \titleformatinsertar algo de espaciado vertical y la regla:
\documentclass{book}
\usepackage{titlesec}
\titleformat{\chapter}[display]
{\normalfont\huge\bfseries}{\chaptertitlename\ \thechapter}{20pt}{\Huge}[\vspace{2ex}\titlerule]
\begin{document}
\chapter{Test Chapter}
\end{document}