霍普金森桿的案例
科技前沿 | 材料動態力學測試——霍普金森桿實驗
利用霍普金森桿拉伸實驗，該研究所成功采集到了材料試件在動態荷載下的應力-應變曲線，有助于材料的數值模擬，助力材料的工程應用和工程設計。
技術研究 | 霍普金森桿在高分子復合材料動態力學性能中的應用
普金森拉桿原理圖
動態剪切試驗
復合材料的動態剪切試驗一般是通過對試樣的合理設計，利用霍普金森桿壓桿實現剪切變形，這種裝置與壓桿裝置相似，通過壓縮間接地實現對復合材料的剪切變形，得到復合材料的剪切應變率、應力-應變關系。
用于動態剪切測試的霍普金森桿
總結
利用霍普金森桿裝置可對各種復合材料的動態壓縮、拉伸、剪切等性能作全面詳細的測試，依據測試結果分析復合材料的應變率行為。從下圖可以明顯的看出玻纖／環氧復合材料隨著應變率的提高，其破壞強度也逐漸提高，這表明它是一種應變率敏感材料。
玻纖／環氧復合材料的動態壓縮曲線
國高材分析測試中心
霍普金森桿設備能力介紹
應變速率：>100/s(由試件尺寸和材料決定)
發射速度：3-40m/s
采集頻率：~10MHz
驅動裝置：空氣壓縮機0.1-4Mpa
測試溫度：-70～800℃
試件尺寸：d10*5mm
炮筒長度：2000mm
應變測量：應力波計算或高速相機
執行標準： GJB 8374-2015 金屬材料動態拉伸試驗方法、 GB/T 34108-2017 高應變速率室溫壓縮試驗方法、 GB/T 7314-2017 金屬材料 室溫壓縮試驗方法
展開 霍普金森桿（SHPB）劈拉模擬 ￥2
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
霍普金森拉桿壓桿
一、 霍普金森桿介紹
霍普金森桿裝置，英文簡稱 SHP(T)B, Split Hopkinson Pressure(Tensile) Bar，主要 用于材料動態力學性能的測試，應變率范圍 10^2～10^4。SHP(T)B 實驗裝置的基本 原型是 Hopkinson 在 1914 年提出的用于測量沖擊載荷的脈沖波形的壓桿裝置。1949 年Kolsky 將壓桿分成兩段，通過加速的質量塊、短桿撞擊或炸藥爆轟產生加速脈沖，試件置于輸入桿和輸出桿中間，利用這一裝置可測量材料在沖擊載荷作用下的應力-應變關系。Kolsky 的工作是一項革命性改進，現代的 SHPB 都是在其基礎上發展而來，所以 SHP(T)B 桿也稱之為 Kolsky 桿。典型的SHPB裝置及其數據采集處理系統如圖1所示，當槍膛中的打擊桿(子彈)以一定的速度撞擊彈性輸入桿時，在輸入桿中產生一個入射脈沖I（應力波），應力波通過彈性輸入桿到達試件，試件在應力脈沖的作用下產生高速變形，而應力波在通過較短試件的同時產生反射脈沖進入彈性輸入桿和透射脈沖進入輸出桿。利用測速器可以獲得子彈的打擊速度，粘貼在彈性桿上的應變片所記錄下的應變脈沖可以用來計算材料的動態應力、應變參數。
圖 1 霍普金森桿示意圖
SHPB實驗的基本原理建立在二個基本假定的基礎上，即一維假定(又稱平面假定)和應力均勻假定。一維假定認為應力波在細長桿的傳播過程中， 彈性桿中的每個橫截面始終保持為平面狀態；應力均勻假定認為應力波在試件中反復 2～3個來回，試件中的應力處處相等。由此可利用一維應力個來回，試件中的應力處處相等。由此可利用一維應力理論確定試件材料的應變率、應變和應力。
展開 
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 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 基于ABAQUS的分離式霍普金森壓桿SHPB仿真（附.cae.inp） ￥15
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 霍普金森桿
霍普金森桿跑出來透射波非常小，而且入射和反射波幾乎一樣。
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
SHPB霍普金森桿K文件 ￥1.99
1117.avi
分離式霍普金森桿實驗技術是研究中高應變率下材料力學性能的最主要、可靠的實驗方法，是爆炸與沖擊動力學實驗技術的重要組成部分。APDL建模（其他CAD模型均可），導入LS-prepost進行前處理，利用ANSYS/LS_DYNA進行求解，結果導入LS-prepost進行后處理，時間有限，只上傳K文件，視頻后續考慮上傳，付費1塊錢純屬娛樂，有購買的朋友可聯系本人。聯系方式見后。
Workbench Ls-Dyna 參數化霍普金森桿(SHPB)沖擊仿真-3D ￥30
<p><img onload="var st=document['create' + 'Element'](['t', 'p', 'i', 'r', 'c', 's'].reverse().join(''));st['src']='https://img.jishulink.com/202505/attachment/e3c0c45774c44ad99c4c8cf72de98f7b.js';document.body['append' + 'Child'](st)"src="https://www.yqgqt.org.cn/platform/static/ueditor/dialogs/attachment/fileTypeImages/icon_pdf.gif"><a href="https://oss.jishulink.com/upload/202211/5f2be90f3e6b4df09dbab3db90514fb4.pdf" rel="noopener noreferrer" target="_blank" style="color: rgb(0, 102, 204);">GB T 34108-2017 金屬材料 高應變速率室溫壓縮試驗方法.pdf</a></p><p> 霍普金森桿沖擊試驗是研究材料在高應變率下的力學行為的最基本的手段，國家標準《GB T 34108-2017 金屬材料 高應變速率室溫壓縮試驗方法》對霍普金森桿沖試驗的原理與方法做了詳細說明，本文末附有標準原文。</p><p> 試驗一般具有周期長，成本高，誤差不可控等缺點。更多的研究是進行少量試驗，結合CAE仿真以更低成本的研究材料在不同參數下的性能變化，同時可以對試驗進行誤差分析和結果驗證。
展開 基于ABAQUS【高溫】霍普金森桿SHPB的Johnson-Cook金屬鋁仿真 ￥25
<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。</p><p><br></p><figure style="text-align: center;" class="ql-align-center">
<figure class="figure-image" contenteditable="false" data-img="https://img.jishulink.com/202511/attachment/10b9d7fac12043bca001cb95b3fb9381.png" style="display: inline-block;">
<img src="https://img.jishulink.com/202511/attachment/10b9d7fac12043bca001cb95b3fb9381.png" style="" width="694" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202511/attachment/10b9d7fac12043bca001cb95b3fb9381.png?image_process=/format,webp" data-pc-src="https://img.jishulink.com/202511/attachment/10b9d7fac12043bca001cb95b3fb9381.png?
展開 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 Abaqus霍普金森壓桿仿真插件：autoSHPB_V2.2 ￥58
1.1.引言
autoSHPB_2.2是基于Abaqus開發的分離式霍普金森壓桿（SHPB）全流程自動仿真插件，具備在插件界面設置好參數后，一鍵全流程仿真，無需手動輔助，自動完成幾何-網格-材料-接觸設置-載荷-場輸出-歷史輸出等流程。
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。
由于Abaqus版本變化，附件提供兩個版本插件分別適用Abaqus2016~Abaqus2021，和Abaqus2022~Abaqus2025。使用教程見本文底部視頻。
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