SHPB
關注創建者：CAENET_FSL 創建時間：2019-05-03
SHPB的視頻教程
LS-DYNA混凝土隨機骨料細觀模型SHPB模擬（ANSYS+Ls-prepost六面體建模）
采用LS-DYNA軟件模擬混凝土隨機骨料細觀模型SHPB沖擊試驗，建模采用ANSYS19.0經典界面，關鍵字設置和后處理在ls-prepost進行，具體包括： 1.采用ANSYS命令流完成細觀混凝土（砂漿+ITZ+骨料）的六面體網格建立，附件提供了5種命令流文件，直接復制到ansys經典界面即可輸出SHPB動態壓縮細觀模型K文件，無需額外借助復雜的軟件編程和代碼，保證人人都能快速學會的簡單方式，
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基于LS-DYNA的單三軸壓縮與SHPB模擬教學
第二部分講解了帶圍壓的SHPB建模，計算與后處理。 SHPB模擬使用的方法為“dynain”文件法，這也是我推薦學習的應力初始化方法，因為后續做地應力爆破要使用這種方法，不過操作流程更為復雜。 dynain文件法第一步為施加圍壓，第二步為應力初始化與動態入射波施加，本來應該是一個視頻的，錄制的時候出了點差錯，后面補錄了第二步。
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ANSYS/LS-dyna霍普金森壓桿SHPB沖擊壓縮-考慮圍壓及復合巖層沖擊
基于Ansys/LS-dyna動靜組合加載，復合巖石、巖石混凝土復合層、金屬材料SHPB分離式霍普金森壓桿模擬全過程視頻講解。 本課程模型包含子彈，整形器，桿，試件，對于單軸沖擊壓縮，圍壓加載，復合巖石沖擊。 應力應變曲線，應變率求解，三波法驗證等后處理操作步驟。 shpb專題手冊，包含軟件全部功能的講解，以shpb為例！
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SHPB的實例教程
1、案例介紹
分離式霍普金森壓桿（Split Hopkinson Pressure Bar, SHPB）主要用于研究材料在高應變率（1e2～1e4?s^?1）下的動態力學行為，如應力-應變關系、應變率效應、溫度效應以及失效模式等。
本案例主要介紹基于ABAQUS韌性金屬材料的SHPB常規仿真建模方法以及波形整形、等效載荷加載等仿真內容。此外還提供了一個試樣應力應變數據處理表格和數據處理的視頻，包含兩種獲得試樣應力應變的方法：直接提取試樣應力應變的直接法和基于入射桿透射桿三波曲線的間接法。
2、SHPB原理
常規霍普金森桿SHPB（仿真）結構
如圖所示，常規的SHPB仿真模型結構主要包含撞擊桿、入射桿、透射桿、試樣，有時為了進行波形整形會使用整形器（整形片）。
SHPB基本力學過程：開始撞擊桿以一定速度撞擊入射桿，在入射桿形成一個向正方向傳播的入射波（壓縮波），入射波從入射桿傳遞到試樣并對試樣進行壓縮，入射波一部分在入射桿與試樣界面反射形成反向傳播的反射波（拉伸波），另一部分通過試樣進入透射桿形成透射波（壓縮波）。
SHPB兩個基本假定：一維性應力狀態和均勻性假定。一維性要求桿件及試樣共軸，并減小橫向慣性引起的幾何彌散效應的影響。一般選擇合適的桿直徑，采用整形器可有效減小幾何彌散。均勻性要求試樣達到動態平衡，即試樣兩端相對應力差足夠小。相對應力差與阻抗比、應力波在試樣中的反射次數有關，反射次數由試樣材料波速和試樣軸向長度決定。此外，端面摩擦也會改變試樣應力、應變狀態，使試樣呈現鼓狀產生非均勻變形并且軸向壓縮應力幅值增加。
展開 1、問題介紹
SHPB多脈沖加載方法一般有兩種：多次反射加載法、多級撞擊桿法。多次反射加載法，利用入射桿的反射波在端面二次反射形成加載波，實際上常規的SHPB試驗都是多次反射加載，只不過在處理數據時只截取了第一次加載的數據，其特點是相鄰加載時間間隔是固定值（入射桿桿長的兩倍與桿彈性波速的比值）；多級撞擊桿法，是基于撞擊桿或者加載結構設計，將撞擊桿設計成可實現多次撞擊的結構，撞擊間隔可調可控，多級撞擊桿一般有串聯結構、夾心結構等形式。
本案例主要介紹SHPB夾心結構的多級撞擊桿技術與仿真方法。
2、內容
2.1 基于夾心撞擊桿的多脈沖加載SHPB結構
夾心撞擊桿形式的多脈沖加載SHPB結構如下：
夾心形式的撞擊桿主要由外桿和內桿組成，內桿與外桿端面間隔d。實際試驗中，內桿是圓柱體，尺寸與外桿內徑相同（留有公差），內桿與外桿可以滑動，外桿自由端封閉，靠近撞擊端的端面裝配有端蓋。
進行實驗時，內桿、外桿以相同的初速度運動，由于間隔d的存在，外桿先撞擊入射桿，然后經過一定的時間間隔后內桿再撞擊入射桿，因此通過調節間隔d的大小可以控制多脈沖加載的時間間隔。
2.2 時間間隔計算
根據一維應力波理論，可知：
（1）加載脈寬：
第一次加載（加載波1）：
第二次加載（加載波2）：
（2）兩次沖擊時間間隔：
其中，初始撞擊速度，撞擊外桿長度，撞擊內桿長度，波速，間隔長度，為波阻抗比值。
展開 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
在進行巖石類試驗時，由于巖石試件可能會突然斷裂，因此在試樣上貼應變片往往會產生不可避免的誤差，而SHPB試驗系統可以有效避免這一現象，因此被廣泛應用于巖土領域的動力學研究中。巖石的力學性質具有明顯的應變率效應，研究巖石的動態力學性能，能夠為精細化爆破、圍巖保護、優化爆破和支護參數提供依據，對高效破巖、改善破巖效果、提高巷道掘進速度以及保障煤礦井下安全有重要意義。
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 早期基于ANSYS/LS-DYNA學習，對SHPB仿真包含的過程及軟件操作進行記錄的學習文件，供大家參考學習。
SHPB沖擊壓縮模擬專題筆記整理.pdf
1 實驗裝置基本信息 2
2動態模擬 2
2.1 單軸沖擊壓縮模擬 2
2.2 關鍵字設置 4
3 ANSYS界面 6
3.1 頁面介紹 6
3.1.1主頁面 6
3.1.2 主菜單詳情介紹 8
4 LS-PrePost界面 11
4.1主頁面 11
4.2選項卡 13
4.2.1 選項卡1：后處理工具 13
4.2.2 選項卡2：預處理和后處理 19
4.2.3 選項卡3、4：關鍵字文件編輯 20
4.2.4 選項卡5：預處理工具 22
4.2.5 選項卡7：預處理工具 25
4.2.6 選項卡8：實體顯示界面 26
4.2.7 常用操作界面 26
4.3 新版界面（F11切換） 28
5 常用信息及操作 31
5.1 HJC模型 31
5.1.1參數意義 31
5.1.2 不同強度混凝土HJC模型參考 32
5.2 RHT模型 32
5.3 關鍵字*MAT_ADD_EROSION 33
5.4單位制 34
5.5 截圖 34
5.5.1 ANSYS LS-DYNA 34
5.5.2 LS-PrePost 34
5.6 常用云圖所選取的觀察方式（Fcomp） 35
5.7 半正弦波的生成和加載步驟 36
5.7.1 半正弦波的生成 36
6 常用公式 38
6.1 SHPB實驗 38
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SHPB的相關專題、標簽、搜索
SHPB的最新內容
首先是參數物理意義明確且極易獲取，相比其他復雜的力學模型，JC 模型的參數可以通過標準的高速拉伸或霍普金森壓桿（SHPB）試驗輕松測得，工程實用性極高。其次是計算效率與數值穩定性極佳，它的數學形式簡潔高效，非常適合顯式動力學子程序（如 VUMAT）進行大規模并行計算，不易發生數值發散。
附件：SHPB2D-3D.cae，Job-2D-CDP.inp，Job-3D-CDP.inp，Result.opju
<p>案例介紹基于ABAQUS【高溫】霍普金森桿SHPB的Johnson-Cook金屬鋁仿真，首先比較【完全熱固耦合】和【一般動態顯式分析】兩種分析類型結果異同，然后進一步分析【不同溫度下JC金屬鋁】反射波、透射波曲線特點。
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2、SHPB原理
常規霍普金森桿SHPB（仿真）結構
如圖所示，常規的SHPB仿真模型結構主要包含撞擊桿、入射桿、透射桿、試樣，有時為了進行波形整形會使用整形器（整形片）。
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。
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。
本案例主要介紹SHPB夾心結構的多級撞擊桿技術與仿真方法。
2、內容
2.1 基于夾心撞擊桿的多脈沖加載SHPB結構
夾心撞擊桿形式的多脈沖加載SHPB結構如下：
夾心形式的撞擊桿主要由外桿和內桿組成，內桿與外桿端面間隔d。
對于零基礎的初學者，本插件可以避免前期花費大量時間的學習Abaqus相關流程，可以基于根據自己的需求先行獲得仿真結果完成主要目標，然后再根據插件生成的CAE文件慢慢學習體會SHPB仿真流程，提高學習效率。
對于非初學者，本插件可以快速調整模型參數和工況設置，短時間內進行大批量SHPB仿真工作，極大提高效率。
給大家介紹一個基于Matlab GUI的開源的SHPB數據處理軟件，非常好用，強烈推薦！！
部分功能：
1、自動對齊三波起點
2、一鍵導出
工程應力-應變
真實應力-應變
工程、真實應變率
作用力、速度
二波法、三波法數據……
3、拉壓試驗數據、操作簡單
該軟件已由本號“原點仿真”進行了漢化，漢化版入門使用教程見下面視頻：
