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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。

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。

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），直接施加動態拉伸載荷能更真實地模擬材料在高速拉伸狀態下的失效行為，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。

1 問題介紹 反射式霍普金森拉桿（SHTB）是在常規霍普金森壓桿（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。

操作界面(可自動識別計算波形） 霍普金森桿數據分析軟件由阿基米德工業科技公司開發，功能非常強大，可以同時計算得到動態應力、應變、應變速率、應變能、入射能、透射能、反射能、質點速度、加速度（高 g 值）、試樣升溫、斷裂韌性，位移量、沖擊力、軸壓變化、圍壓變化、孔隙壓力變化、入射應力應變、透射應力應變、反射應力應變、巴西劈裂強度等數據。

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。

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。

表1 GFRP與常見金屬材料的物理性能對比研究材料的沖擊動態性能常用的有落錘沖擊試驗、泰勒沖擊試驗、分離式霍普金森壓桿試驗（Split Hopkinson pressure bar，簡稱SHPB），本文將使用SHPB技術對GFRP的動態性能進行研究，利用二波法對波形數據進行處理，得出材料不同應變率的應力-應變曲線和應變率-時間曲線。

崗位要求：?? 碩士及以上學歷，力學、材料、機械等相關專業； 熟悉材料力學性能測試（如動態/靜態載荷、斷裂分析等），有高速拉伸、霍普金森桿等設備操作經驗者優先； 掌握ABAQUS/LS-DYNA等仿真軟件及材料模型開發流程者更佳； 邏輯清晰，具備獨立實驗設計與數據分析能力。??

<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。

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。當應力波傳遞到試件時，部分應力波通過試件標距段后向透射桿傳遞，另一部分應力波則以反射波形式沿入射桿傳回。

為有效實現單元失效或者單元消失的情況,ABAQUS軟件平臺提供單元刪除功能以供使用?？紤]圖3(a）所示的桿,它從原來的位置AB拉伸并旋轉到新位置A'B'。這種變形可以分兩個階段實現：首先拉伸桿,見圖3(b）。然后通過對其施加剛體旋轉來旋轉,見圖3(c）。

針對一根壓桿的受壓，如下圖，左端簡支，右端約束y、z位移且加壓力F。設此壓桿是完全彈性的，且應力不超過比例極限，若軸向外載荷F小于它的臨界值Fe，此桿將保持直的狀態而只承受軸向壓縮。如果一個擾動(如—橫向力)作用于桿，使其有一小的撓曲，在這一擾動除去后。撓度就消失，桿又恢復到平橫狀態，此時桿的直的形式的彈性平衡是穩定的。