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圖4 斷裂試樣的輪廓線與軌跡線 在圖解法求解過程中，只需計算和測量斷裂處試驗材料的抗拉強度σ b 時變形量△L 和試樣斷裂時的伸長L 斷和半徑r 斷，把兩點的坐標連成直線作為軌跡線，進而求取圓柱形光滑拉伸試樣在拉伸過程中的真實應力-應變曲線。 試驗結果：1050℃光滑圓柱拉伸試樣檢測，斷裂處伸長量為2.34mm，斷裂后伸長量為10.15mm，斷后半徑r 斷為2.38mm。

對拉伸試樣進行統計發(fā)現，斷裂位置在標距內的試樣中，標距為10 mm的試樣遠多于標距為20 mm的試樣，所測鑄鐵試樣中，前者只有2個斷在標距外，而后者有8個斷在標距外。

1 問題介紹 反射式霍普金森拉桿（SHTB）是在常規(guī)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。

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(tài)拉伸載荷能更真實地模擬材料在高速拉伸狀態(tài)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。

有限元仿真是研究材料力學性能的重要手段，而仿真的第一步即為模型的建立。由于短纖維增強復合材料的有限元模型需要考慮隨機的纖維分布，如果纖維束數量較多，則手動在abaqus中直接建模工作量會過于繁重，因此本文介紹了一種基于abaqus的建模插件，可以成功快速實現隨機纖維增強復合材料拉伸試樣模型的建立。

由 Bridgman 公式[4]可知，要想獲取材料在更高 的應力三軸度狀態(tài)下的斷裂應變，就需要加工出半 徑足夠小的缺口圓棒拉伸試樣，加工成本較高。不 過，采用應力三軸度截斷的方法不僅可以保證結果 精度，也能節(jié)約成本、提高效率，因此選取其作為 改進方法進行數值仿真驗證，并將改進后的 MJC 斷 裂準則命名為 MJC-cutoff 斷裂準則。

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。

本文以標準復合材料層合板試樣的彈性拉伸仿真分析為例，采用Abaqus前后處理，模型分別輸入到iSolver求解器和Abaqus進行計算，并比對兩種有限元軟件的計算結果。 （1） 模型尺寸與網格 拉伸試件模型形狀為長方形，幾何尺寸根據聚合物基復合材料拉伸性能標準試驗方法確定，截面草圖如下圖所示。層合板單層厚度0.2mm，鋪層順序為，總厚度為1.6mm。

試樣準備：準備適當的試樣，并確保它們代表了實際應用中可能遇到的應力狀態(tài)和加載條件，通常包括單軸拉伸試樣，中心孔拉伸試樣，缺口拉伸試樣，0度剪切試樣等。3. 實驗：進行相應的實驗并記錄下實驗數據，比如載荷-位移曲線。 4. 數據分析：對實驗數據進行分析，包括計算應力-應變曲線等。5.

1.引言：iSolver為一個完全自主的面向工程應用的通用結構有限元軟件，對標Nastran、Ansys、Abaqus設計和實現，具備結構有限元常用分析類型和單元、材料、載荷等基礎算法組件，精度和Abaqus一致。本文以兩種國標規(guī)定拉伸試樣的非線性瞬態(tài)分析為例，演示iSolver的分析流程，并將iSolver和Abaqus計算結果進行對比。

為獲得這一關鍵數據，我司提供傳統16爪周向夾持與充氣式膨脹兩種等雙軸拉伸測試方法，可根據您的具體需求進行選擇。傳統16爪試樣:傳統16爪試驗過程:充氣式試樣:充氣式試驗過程:從數據完整性與仿真精度出發(fā)，我們更推薦并廣泛采用充氣式等雙軸拉伸技術。

用此模型進行大變形仿真，會嚴重低估結構剛度，可能導致產品在設計中產生過大的位移或密封失效風險。提升仿真置信度當等雙軸測試數據能覆蓋至200%甚至300%的應變時，本構模型的擬合就建立在“內插”而非“外推”的基礎上。這意味著，對于絕大多數工程應用場景，仿真分析都是在經過校準的數據范圍內進行，其結果的可信度將得到顯著提升。

延伸率又叫伸長率，是指材料試樣受拉伸載荷折斷后，總伸長度同原始長度比值的百分數，用δ表示。斷面收縮率是指材料試樣在受拉伸載荷拉斷后，斷面縮小的面積同原截面面積比值的百分數，用ψ表示。條件屈服極限σ0.2、強度極限σb、伸長率δ和斷面收縮率ψ是拉伸試驗經常要測定的四項性能指標。此外還可測定材料的彈性模量E、比例極限σp、彈性極限σe等。

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(jié)間隔d的大小可以控制多脈沖加載的時間間隔。

沒有測量殘余應力數據，但在從橢圓形試件加工材料拉伸試樣時觀察到的可忽略不計的變形表明殘余應力很低。因此，殘余應力未納入本研究中的數值模型。真實應力-應變關系是從拉伸試樣試驗獲得的工程應力-應變曲線生成的，材料非線性通過分段線性應力-應變模型納入數值模型，以模擬應變硬化區(qū)域。

修正模型的案例abaqus內置了原始GTN模型可以通過指定材料對應的應力和塑性應變與GTN組合進行模擬，為了方便對比，這里使用自定義的硬化函數Vuhard（swift硬化模型）結合內置GTN與編寫的Vumat子程序進行對比，分別比較拉伸試樣和剪切試樣，所有參數保持相同，區(qū)別在于NH-GTN，和zhou-GTN模型包含剪切修正項初始拉伸試樣（拉伸變形30%，材料對應為DP600鋼）

5）進行試驗。開動試驗機，緩慢而均勻地加載，仔細觀察測力指針轉動和繪圖裝置繪出圖的情況。注意捕捉屈服荷載值，將其記錄下來用以計算屈服點應力值。屈服階段注意觀察滑移現象。過了屈服階段，加載速度可以快些。將要達到最大值時，注意觀察“縮頸”現象。試件斷后立即停車，記錄最大荷載值。（鋁合金試樣無明顯屈服現象）6）取下試件和記錄紙。7）用游標卡尺測量斷后標距。

試件粘接按工藝要求進行，為確保膠層厚度一致，可將φ0.1×(2～3) mm左右的銅絲在疊合前放入膠層內，以專用裝置(見上圖右圖)定位固化。測定前從膠層兩旁測量圓柱體的直徑d(精確到1×10-6m)。測定時將試件裝于拉力試驗機的夾具上，調整施力中心線，使其與試件軸線相一致，以(10～20)mm/min的加載速度拉伸，拉斷時記錄破壞負荷，拉伸強度σ按下式計算，單位為MPa。

延伸率又叫伸長率，是指材料試樣受拉伸載荷折斷后，總伸長度同原始長度比值的百分數，用δ表示。斷面收縮率是指材料試樣在受拉伸載荷拉斷后，斷面縮小的面積同原截面面積比值的百分數，用ψ表示。條件屈服極限σ0.2、強度極限σb、伸長率δ和斷面收縮率ψ是拉伸試驗經常要測定的四項性能指標。此外還可測定材料的彈性模量E、比例極限σp、彈性極限σe等。