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電子書 材料在沖擊、爆炸、高壓和動態應變率下的行為 第 2 版 中文（簡體） |2025 年 |ISBN-10：3031928776 |305 頁|Epub PDF （正確） |87 兆字節 本書全面研究了在動態載荷（包括沖擊、爆炸、高壓和高應變率）下控制固體破壞的基本原理。

圖3 25t電子萬能試驗機中應變率拉伸實驗設備為高速拉伸實驗機（圖4），設置拉伸速率為 7 mm/s。圖4 高速拉伸實驗機動態拉伸實驗在分離式霍普金森桿裝置（見圖 5）上開展。動態拉伸實驗中，采用高強度粘膠將試件粘貼于入射桿和透射桿之間，氣室中的壓縮氣體推動炮管內圓環管，圓環管撞擊入射桿端部的法蘭盤，在入射桿內部產生拉伸應力波。

服務介紹國高材分析測試中心依據GB/T 33227-2016標準，配備高速拉伸試驗機和DIC技術系統，可精準測定鋁及鋁合金板帶材在高應變速率下的動態力學性能，包括抗拉強度、延伸率、彈性模量等關鍵參數。試驗涵蓋車身覆蓋件、結構件及軌道交通用鋁材，支持電池殼、高鐵型材等特種材料的應變速率敏感性分析。

相較而言，中低應變率范圍內的材料動態力學性能測試方法尚沒有準靜態和高應變率下的測試方法成熟，主要體現為基于高速液壓伺服試驗機的材料中低應變率動態拉伸試驗相對較少，在關鍵試驗參數測試、試驗數據處理等方面有待進一步形成共識。

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。

圖8 不同應變速率下拉伸試樣的信噪比經過信噪比優化后鑄鐵和鑄鋁在不同應變速率下的應力-應變曲線如圖9所示。由于選擇的材料對應變速率不敏感，因此當應變速率增加時，抗拉強度和斷后伸長率等沒有明顯變化。

SAMP-1模型允許用戶直接輸入單軸拉伸、單軸壓縮、雙軸拉伸及純剪切四條不同應力狀態下的屈服曲線，并根據加載路徑自動插值構建動態的三維屈服面。

3 碰撞斷裂材料卡片及其應用方法1) 材料試驗靜態拉伸、動態拉伸(5種不同加載速率)、靜態剪切、動態剪切、靜態壓縮、動態壓縮、靜態穿孔和動態穿孔，共計12個試驗工況，考慮塑料材料的一致性相對較低，每個工況開展3-5次試驗。2）真應力-應變曲線轉換壓縮跟剪切試驗需要結合DIC技術進行應變監測，測試前需在樣品表面制作散斑，穿孔試驗一般無需測試應變。

針對這種情況，選取1BA，1A，S3A樣條進行在0.01，0.10，1.00，10.00，100.00s^-1的應變速率進行試驗，研究不同樣條類型PP樣條在不同應變速率下動態力學行為。測試曲線如圖1~3所示。

來自華東理工大學機械與動力工程學院的艾鑫團隊，基于Voronoi方法建立了Custom450 鋼拉伸的二維晶體塑性模型，分析了初始硬化模量、參考剪切應變率、應變率敏感系數、初始屈服應力以及飽和流動應力對材料應力——應變曲線的影響，并對晶體塑性參數進行了標定。

MAT187號材料卡片生成一般包括如下力學試驗：1） 準靜態拉伸試驗準靜態拉伸試驗，應變速率是0.001/s、0.1/s，2組，試驗重復至少5組。2） 中應變率拉伸試驗中應變率拉伸試驗，應變速率是0.1/s，1/s,10/s,100/s,500/s 5組，試驗重復率在5個。

隨后，又預測了 177 ℃ 和 260 ℃ 下的拉伸響應。結果表明，在 25–232 ℃ 范圍內，模型能夠較好描述溫度升高導致的流動應力降低和硬化行為變化；在 260 ℃ 時，模型在較小應變范圍內仍能較好預測，但高應變階段會出現偏差，這可能與動態回復、動態再結晶等高溫變形機制有關，而這些機制并未被該模型顯式考慮。

XM-12 材料鍛造過程中的真實應力-應變曲線可以為鍛造工藝編制提供有效的數據支持，然而高溫檢測過程中，試樣有效加熱部分隨試樣延長率變化而變化，且拉伸過程以頸縮變形為主，為真實應力-應變曲線的測試帶來很大難度，且通過伸長率計算的應力-應變曲線與實際存在較大的偏離。因此，真實應力-應變曲線的準確修正在XM-12 不銹鋼鍛造工藝優化過程中非常重要。

落球模擬：泡沫材料為非均勻變形的應用，涉及壓縮、拉伸和剪切。從結果來看，加載部分相當相似，但卸載部分比實際應用更僵硬。原因是，在MAT_083中僅定義了加載曲線。最低應變率載荷曲線，即準靜態載荷曲線，被用作卸載曲線。這個相對不真實的卸載假設使得模型表現得更僵硬。在一些動態應用中，卸載也很重要，一些工程師將動態卸載曲線定義為準靜態載荷曲線，以避免這種更僵硬的行為。

各向同性硬化von Mises率無關彈塑性本構理論以及umat源代碼1 本構理論1.1 率形式對于各向同性線彈性材料，其本構方程為：式中假設了應變張量可以分解為彈性應變和塑性應變兩部分：因此塑性本構的關鍵在于計算塑性應變的演化。

2)聚合物材料具有較高的延伸率，當聚合物樣件拉伸到幾倍初始長度(大變形)時，由于加載速率沒有變化，而標距長度拉長，材料應變率要遠低于初始加載階段(小變形)的應變率，如圖5所示，紅色實線為加載速率對應的應變率，而星形則為仿真過程中失效單元斷裂前的應變率，可以明顯看出在拉伸后期，單元實際的應變率接近0.01/ms，小于試實驗對應的應變率0.1/ms。

動態機械分析 (DMA) 量測范例 圖 9 顯示了在 3° C/min 的加熱速率和 0.4% 的應變測試條件下，聚碳酸酯 (PC) 樣條上的溫度掃描。樣品的尺寸為 1.6mm（厚）、12.8mm（寬）和 19.0mm（長）。DMA 的高強度、高剛度儀器設計使如此厚的樣品能夠在拉伸模式下，在 PC 塑料的玻璃態區域或Tg 以下進行測試。

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。