霍普金森拉桿數值模擬的案例
LS-DYNA霍普金森拉桿模擬 ￥19.98
霍普金森桿實驗經常用于材料的動態力學響應研究，本例子通過LS-DYNA實現某金屬材料霍普金森拉桿仿真。
1、工況及關鍵字設置
霍普金森拉桿實驗裝置包括彈體、入射桿、樣件、投射桿和吸收桿組成。本案例為了簡化模擬，霍普金森拉桿僅包括入射桿、樣件和投射桿，具體如下圖所示。彈體撞擊入射桿產生沖擊波通過實驗獲取，并通過*LOAD_SEGMENT設置。樣件與入射桿和投射桿件采用共節點設置，樣件為某鋁合金，材料模型選取Johnson-cook模型，桿采用elastic模型。
2、仿真結果
波形圖
應力應變云圖，可以看出實驗出現了多次加載。
塑性應變云圖
展開 基于ABAQUS的直接式霍普金森拉桿SHTB仿真（附.cae.inp） ￥15
1 問題介紹
霍普金森拉桿（Split-Hopkinson Tension Bar, SHTB）相比于與傳統的霍普金森壓桿（Split-Hopkinson Pressure Bar, SHPB），兩者的加載方式、應用場景及技術難點存在顯著差異。許多實際工況（如碰撞、爆炸）中材料可能承受高速拉伸載荷（如撕裂、韌性斷裂），直接施加動態拉伸載荷能更真實地模擬材料在高速拉伸狀態下的失效行為，彌補壓桿試驗的局限性。
本案例將介紹韌性材料的直接式霍普金森拉桿原理及其Abaqus仿真方法。
2.1 SHTB原理
直接式霍普金森拉桿SHTB（仿真）結構
直接式霍普金森拉桿（SHTB）一種結構形式如上圖所示。相比于常規壓縮試驗裝置結構，SHTB裝置入射桿的加載端通過螺栓連接傳遞法蘭，撞擊桿設計為套筒結構，套裝在入射桿上，套筒撞擊桿以一定速度撞擊傳遞法蘭，在入射桿加載端形成一個拉伸載荷脈沖。試樣與入射桿、透射桿通過連接結構固定，連接方式有螺紋連接、粘膠連接以及卡具連接等。
實際SHTB裝置是套筒撞擊桿以一定速度撞擊傳遞法蘭，在入射桿加載端形成一個拉伸載荷脈沖。仿真時可采用兩種載荷加載方法：撞擊桿法是模擬試驗基于撞擊桿撞擊產生加載載荷，等效載荷法，顧名思義是直接對入射桿加載端面施加等效加載載荷。
以下給出撞擊桿尺寸、速度與等效載荷脈寬、峰值換算關系：
（1）撞擊桿長度 Lst 與載荷脈寬τi：
（2）撞擊桿速度V0與載荷峰值σi：
其中， Lst 為撞擊桿長度， Cb 為桿件波速， ρb桿件密度。
展開 基于ABAQUS的反射式霍普金森拉桿SHTB仿真（附.cae.inp） ￥15
1 問題介紹
反射式霍普金森拉桿（SHTB）是在常規霍普金森壓桿（SHPB）基礎上改進而來，相比于直接式SHTB，反射式SHTB結構簡單、易于改造，但需要對結果進行必要的數據修正。
本案例將介紹韌性材料的反射式霍普金森拉桿原理及其Abaqus仿真方法。
1.1.SHTB原理
反射式霍普金森拉桿SHTB（仿真）結構
反射式SHTB結構基于SHPB改造而來，除具備常規SHPB結構的撞擊桿、入射桿，還需要在拉伸試樣外圍加上與入射桿、透射桿相配合的承壓環。并且反射式SHTB的入射桿、透射桿與常規SHPB位置相反。開始撞擊桿以一定速度撞擊透射桿，在透射桿形成一個傳播的壓縮載荷脈沖，壓縮波從透射桿主要通經過承壓環傳遞到入射桿，并在入射桿自由端反射形成拉伸波，此拉伸波為試樣的拉伸加載脈沖。拉伸加載脈沖對試樣進行拉伸加載，承壓環不承受拉力，拉伸脈沖一部分進入透射桿形成透射波，一部分反射回入射桿形成反射波。試樣與入射桿、透射桿通過連接結構固定，連接方式有螺紋連接以及卡具連接等方式。
由于承壓環受到壓縮變形，部分壓縮波會進入試樣引起試樣的壓縮變形。因此需要對承壓環進行設計，使其承受壓縮波的主要部分，使試樣幾乎不變形或者只發生彈性變形。
展開 霍普金森拉桿壓桿
無論你需要什么樣的拉桿試驗設備，都可通過數量增減而達到試驗要求，易于推廣。
10. 擴展性：系統具有很強的擴展性。可以加測速，高溫，圍壓，三點彎，剪切等各種不同條件下的測試，可以在在導軌上增加一臺輔助設備（高精度磨頭變頻動力驅動、短直線導軌副、桿件旋轉動力機構等），即可解決長桿磨削問題；增加各種直徑桿件的單次加載裝置等試驗項目不加什么就很容易實現；緩沖裝置可移位等。
四、 具體工程應用：
可以進行不同桿徑，不同圍壓，不同溫度和壓縮，彎曲，拉伸及剪切測試等，具體設計根據客戶要求。一般有如下應用：
1. 用同步組裝系統進行高溫、高應變率耦合作用下材料動態力學性能的測試;
2. 在 Hopkinson 拉桿技術中實現單脈沖加載及其在動態損傷力學中的應用;
3. 用 Hopkinson 拉桿加載三點彎曲試樣測定材料的動態起裂韌性;
4. 用 Hopkinson 拉桿技術對高 g 值加速度傳感器進行 g 值校準；
5. 快速落刀的應力應變測試
6. 真三軸圍壓及假三軸圍壓時的霍普金森拉桿拉桿測試
7. 其他動態沖擊力學方面的應力應變測試
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霍普金森壓桿拉桿測試
霍普金森壓桿系統，霍普金森拉桿系統。基于這種基礎，不同性能的材料都可以用我們提供的設備進行測試及制備。在璐暢通，有以下產品宣示著公司輝煌的業績：
? 超低溫霍普金森壓桿拉桿，最低溫度達-196℃
? 超高溫霍普金森壓桿拉桿，最高溫度達1000℃
璐暢通公司被譽為當今世界上沖擊力學領域的先驅和誠信、可靠的合作伙伴，是沖擊力學性能領域的先驅者。始終在沖擊力學的精確測量、控制、加載、自動化、應用軟件等領域中保持著領先地位。可以為特殊客戶推出的解決特殊的非標準方案，具體包括：測試材料的各類應變特性，在各類環境及各類不同實驗條件下的沖擊性能。
展開 霍普金森桿劈裂試樣數值模擬k文件 ￥18.8
霍普金森桿劈裂巖石試樣數值模擬。
入射桿長度為1200mm，反射桿長度為1000mm，直徑50mm，試樣直徑50mm，厚度為25mm。
霍普金森桿(SHPB)數值模擬GUI逐步操作教程
用截圖方式逐步演示
霍普金森桿（SHPB）數值模擬GUI逐步操作指南.pdf
基于abaqus三維霍普金森桿的模擬
基于<a href="/major/abaqus三維霍普金森桿的模擬
1.背景
道路等應用巖石工程是國民經濟建設的基礎性工程之一，是社會發展進步的重要支撐。然而，在開挖過程中，變形、破壞等災害嚴重影響了圍巖的穩定性。通過研究巖石在3D應力狀態下的變形規律，可以得到巷道的變形破壞機制，對于防災和指導工程實施具有重要意義。準靜態條件下巖石材料在單一應力和復雜應力的加載下，其力學性能和變形特性已經研究的比較充分，然而在復雜應力狀態下，尤其是具有沖擊擾動下的巖石變形和強度特性研究的很少。
2.有限元模型
根據實驗室現有的三維霍普金森桿裝置進行簡易建模。
2.1發射系統：撞擊桿尺寸：外徑40mm*400一支。
2.2桿件：X軸方向：入射桿長2000mm，透射桿長2000mm，吸收干長2000mm，各一支；Y軸方向：圍壓桿長：1500mm，2支；Z軸方向：圍壓桿長：1500mm，2支；桿件采用高強鋼，經過熱處理，屈服強度不小于900MPa，桿件為方形桿，截面為50mm*50mm。
2.3.試樣尺寸：50mm*50mm*50mm。
2.4具體部件：
3.任務
觀察試樣在三軸應力狀態下，沿著某一個方向沖擊的材料動態響應。
4.abaqus模擬過程
4.1 創建部件：先創建三個方向的桿件和試樣。
4.2 材料屬性：
桿件和撞擊桿的材料是鋼：密度7850kg/m3 、楊氏模量和泊松比分別為：210Gpa、0.3。
試樣材料：密度3000kg/m3、楊氏模量和泊松比分別為：210Gpa、0.3。
70Gpa、0.27。塑性屈服應力：100Gpa、塑性應變為0。
4.3裝配：把試樣裝配在6根桿正交的中心。
4.4分析步：選擇靜力通用。
4.5相互作用：選擇表面與表面接觸。
展開 霍普金森桿（SHPB）劈拉模擬 ￥2
添加了失效與接觸，在較粗的網格模型下模擬出了試件的應力傳遞及其破壞現象，參數不一定十分準確，需適當推敲。
利用改進后的分離式霍普金森壓桿裝置,采用沖擊件對混凝土試件沿徑向進行沖擊速度加載,研究混凝土試件在高應變率下的動態力學特性。本例由以下免費教程霍普金森桿（SHPB）數值模擬GUI逐步操作指南(抗壓模擬)衍生而來，本例子詳細K文件見下。
1466931051499_霍普金森桿（SHPB）數值模擬GUI逐步操作指南.pdf
SHPB仿真.avi
基于LS-DYNA霍普金森桿（SHPB）動態巴西劈裂的模擬 ￥9999
基于LS-DYNA霍普金森桿（SHPB）動態巴西劈裂的模擬
LS-DYNA | 混凝土霍普金森桿應力應變的模擬
有需求聯系qq：1772619227
利用ABAQUS的VUMAT子程序模擬霍普金森（Hopkinson）桿試驗
具體的就是模擬Hopkinson桿（SHPB）試驗。
1. 材料的應變率敏感性
為了研究這個問題，我翻箱倒柜，找到了當年讀書時候的教材。
余同希版本的《工程塑性力學》在第11章對塑性動力學相關內容做了簡介。其中就涉及高應變率下材料的動態特性以及SPHB試驗的內容。
不過遺憾的是，當年這門課程老師并未上到這，這部分屬于選學內容。
于是借此機會，我把這部分選學內容給補上了。
? 應變率
應變率，顧名思義，就是應變的變化率。我們經常處理的靜力計算中，都是準靜態加載，本構中是沒有考慮應變率的。
但是對于高速加載問題，實際的試驗表明，加載的速率影響到應變速率，進而會對材料應力應變關系造成顯著影響。
? 本構
為了考慮這種應變率效應，就需要在本構關系中引入應變率。
比如：
這個本構很容易理解，就是在原有計算準靜態的基礎上，通過應變率對結果進行縮放。
2. SHPB測試
SHPB是進行材料高應變率效應研究的有效手段。試驗的裝置如下：
搞過聲學的人看到這個圖可能會比較熟悉，因為有一類測量材料隔聲性能的裝置和這個很像。
力是以波的形式傳播的，這一點和聲音的傳播也是相似的。通過入射桿和透射桿采集到的數據進行處理就能夠獲取材料的應力應變曲線。
注意了，這個試驗的數據不是直接從試驗件上獲取的，是間接測量的。材料的隔聲測量也是如此。因此后面采用ABAQUS仿真的時候，對于結果的處理也要按照這種方式進行。
教材給出了較為典型的試驗采集結果：
對上圖的數據按照如下的公式處理可以得到應變率和應力應變曲線：
3.
展開 基于LS-DYNA的SHPB霍普金森壓桿模擬巖石破壞形態
LS-DYNA軟件可以準確的模擬出這一實驗過程，目前在學術論文中非常常見，關于相關的教學資料也較多。事實上，SHPB數值模擬建模較為容易，但在進行仿真時，往往受限于損傷本構模型而無法直接模擬出巖石試件的破壞形態。這就需要引入單元侵蝕準則，關于這一關鍵字可以在我以往帖子中或關鍵字手冊中詳細了解。我們可以根據試樣在沖擊時的受力模式，針對性的添加單元侵蝕準則，從而可以模擬出真實的巖樣破碎形態。動態壓縮和劈裂的模擬結果展示如下：
（1）動態壓縮
（2）動態劈裂
另外，SHPB模擬也應注重入射波的整形問題，盡量避免矩形波的出現，我們可以通過建立紡錘形彈體或變截面入射桿來將入射波整形為標準的半正弦波。事實上，目前更流行的是直接對入射桿端面加載自己試驗打出來的波形，這樣反而更能真實地模擬出自己試驗時的三波波形。
展開 （k文件）SHPB動態壓縮模擬破碎形態-LS-DYNA霍普金森壓桿 ￥75
<p>霍普金森壓桿系統通常用于巖石、混凝土材料動力特性研究。有關SHPB數值模擬方法的相關教程比較常見，若對于模擬出巖石破碎形態感興趣，可參考以下附件。主要是接觸、邊界條件和材料失效的設置。如下圖，是主頁成果展示的相關k文件。對于成果展示的其他內容感興趣的，也可私信。</p><div contenteditable="false" width="100%">
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