分離式霍普金森壓桿實(shí)驗(yàn)技術(shù)數(shù)值模擬.pdf

1、分離式Hopkinson壓桿(簡(jiǎn)稱SHPB)實(shí)驗(yàn)裝置是測(cè)量材料動(dòng)態(tài)力學(xué)特性的基本實(shí)驗(yàn)裝置。隨著SHPB實(shí)驗(yàn)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬，對(duì)SHPB實(shí)驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)精度的要求日益提高，分析基于傳統(tǒng)SHPB實(shí)驗(yàn)假定的試驗(yàn)精度，改進(jìn)和優(yōu)化SHPB實(shí)驗(yàn)技術(shù)就顯得尤為迫切。數(shù)值模擬在這方面發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。 本文應(yīng)用Ansys/Ls-dyna有限元平臺(tái)建立了SHPB實(shí)驗(yàn)裝置的三維有限元模型，著重從單元選取、沙漏控制、最小時(shí)間步、網(wǎng)格劃分、接觸設(shè)

2、置以及初始加載等幾方面討論了有限元模擬的可靠性。建立有效的數(shù)值模型后，本文對(duì)SHPB實(shí)驗(yàn)技術(shù)中若干關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了數(shù)值模擬分析。主要包括如下內(nèi)容： 1、分析了單元的劃分對(duì)碰撞模擬的影響，提出針對(duì)SHPB實(shí)驗(yàn)裝置幾何模型的特點(diǎn)，網(wǎng)格劃分時(shí)必須控制單元的徑向尺寸和縱向尺寸的比例關(guān)系。 2、討論了子彈、壓桿和試樣之間接觸設(shè)置問(wèn)題，指出接觸剛度是影響模擬真實(shí)性的一個(gè)重要因素，尤其在試樣與壓桿的接觸設(shè)置中，接觸剛度對(duì)接觸面應(yīng)力應(yīng)變的

3、計(jì)算結(jié)果比較敏感。 3、使用直接在入射桿子彈撞擊端加矩形速度波形可以模擬子彈的的撞擊，并應(yīng)用該方法研究了不同波形在SHPB實(shí)驗(yàn)中的效應(yīng)。 4、桿徑、材料泊松比，壓桿變截面對(duì)波的彌散影響問(wèn)題。得到500mm子彈撞擊φ14.5mm、φ37mm、φ100mm的壓桿波傳播到不同位置處的彌散的上升沿時(shí)，分析上述因素對(duì)波傳播彌散的影響。 5、考察了試樣壓桿阻抗比和不同波形對(duì)試樣早期應(yīng)力應(yīng)變均勻性的影響，完成了從給定材料性能的