粘彈性桿中波傳播的數值模擬和實驗研究.pdf

1、本文以粘彈性SHPB技術中的粘彈性桿為研究對象，結合數值模擬和實驗，研究粘彈性桿中的傳播規(guī)律和譜分析方法。 首先，對Hopkinson技術的發(fā)展歷史進行了簡要的回顧，討論了粘彈性Hopkinson技術的發(fā)展及其尚需進一步研究的問題。然后分析并討論了兩種研究粘彈性波傳播的譜分析方法，結果表明，對于粘彈性SHPB的粘彈性波傳播問題，基于波傳播系數的譜分析方法具有實用性。 針對波傳播系數的譜分析法進行了程序設計，建立了用于粘彈

2、性桿波傳播系數的計算和波形預測的程序，并利用該程序計算了PMMA材料桿中的波傳播系數。 利用有限元軟件ABAQUS對粘彈性桿受幾種理想沖擊載荷作用和子彈以一定速度撞擊的波傳播問題進行了數值模擬。采用ABAQUSUMAT用戶子程序定義了PMMA材料的ZWT非線性本構模型，討論了UMAT的詳細設計過程。數值模擬結果表明，PMMA粘彈性桿中波的彌散和衰減比較明顯，入射波形越尖銳，波的幅值衰減越嚴重；而不同子彈長度產生的入射波在桿中經一

3、定距離的彌散后，波的形狀逐漸趨于相似，波的脈寬逐漸趨于一致。本文的數值模擬工作，也為粘彈性SHPB技術進一步的研究建立了數值模擬平臺。 最后，通過系列實驗研究了應力波在粘彈性桿中的傳播規(guī)律，分析了不同因素對傳播系數的影響。實驗結果表明，子彈打擊速度越高，粘彈性桿中應力波的波形彌散越嚴重；子彈長度越短或入射波形越尖銳，粘彈性桿中應力波的幅值衰減和波形彌散也越嚴重；同時，子彈打擊速度和入射波形的變化都會對傳播系數產生一定的影響。