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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(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。

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。

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(chǔ)上改進(jìn)而來，相比于直接式SHTB，反射式SHTB結(jié)構(gòu)簡單、易于改造，但需要對結(jié)果進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)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。

1 問題介紹 霍普金森拉桿（Split-Hopkinson Tension Bar, SHTB）相比于與傳統(tǒng)的霍普金森壓桿（Split-Hopkinson Pressure Bar, SHPB），兩者的加載方式、應(yīng)用場景及技術(shù)難點存在顯著差異。

更多的研究是進(jìn)行少量試驗，結(jié)合CAE仿真以更低成本的研究材料在不同參數(shù)下的性能變化，同時可以對試驗進(jìn)行誤差分析和結(jié)果驗證。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>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;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。

<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(jìn)一步分析【不同溫度下JC金屬鋁】反射波、透射波曲線特點。

2.有限元模型 根據(jù)實驗室現(xiàn)有的三維霍普金森桿裝置進(jìn)行簡易建模。2.1發(fā)射系統(tǒng)：撞擊桿尺寸：外徑40mm*400一支。

<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.

<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。

目前，在高應(yīng)變率沖擊測試中，人們普遍使用的是Hopkinson(霍普金森)桿，霍普金森裝置，英文簡稱 SHP(T)B，應(yīng)變率范圍 102～104。SHPB實驗裝置圖SHPB 實驗的基本原理建立在二個基本假定的基礎(chǔ)上，即一維假定(又稱平面假定)和應(yīng)力均勻假定。

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(yīng)變片所記錄下的應(yīng)變脈沖可以用來計算材料的動態(tài)應(yīng)力、應(yīng)變參數(shù)。 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(chǔ)上，即一維假定(又稱平面假定)和應(yīng)力均勻假定。

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(jìn)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(jìn)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。