分離式霍普金森壓桿實驗技術數值模擬.pdf

1、分離式Hopkinson壓桿(簡稱SHPB)實驗裝置是測量材料動態(tài)力學特性的基本實驗裝置。隨著SHPB實驗技術應用領域的拓寬，對SHPB實驗設備和實驗精度的要求日益提高，分析基于傳統(tǒng)SHPB實驗假定的試驗精度，改進和優(yōu)化SHPB實驗技術就顯得尤為迫切。數值模擬在這方面發(fā)揮著越來越重要的作用。 本文應用Ansys/Ls-dyna有限元平臺建立了SHPB實驗裝置的三維有限元模型，著重從單元選取、沙漏控制、最小時間步、網格劃分、接觸設

2、置以及初始加載等幾方面討論了有限元模擬的可靠性。建立有效的數值模型后，本文對SHPB實驗技術中若干關鍵問題進行了數值模擬分析。主要包括如下內容： 1、分析了單元的劃分對碰撞模擬的影響，提出針對SHPB實驗裝置幾何模型的特點，網格劃分時必須控制單元的徑向尺寸和縱向尺寸的比例關系。 2、討論了子彈、壓桿和試樣之間接觸設置問題，指出接觸剛度是影響模擬真實性的一個重要因素，尤其在試樣與壓桿的接觸設置中，接觸剛度對接觸面應力應變的

3、計算結果比較敏感。 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，并應用該方法研究了不同波形在SHPB實驗中的效應。 4、桿徑、材料泊松比，壓桿變截面對波的彌散影響問題。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，分析上述因素對波傳播彌散的影響。 5、考察了試樣壓桿阻抗比和不同波形對試樣早期應力應變均勻性的影響，完成了從給定材料性能的