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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。2.1 SHTB原理 直接式霍普金森拉桿SHTB（仿真）結構 直接式霍普金森拉桿（SHTB）一種結構形式如上圖所示。

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。

2、SHPB原理 常規霍普金森桿SHPB（仿真）結構 如圖所示，常規的SHPB仿真模型結構主要包含撞擊桿、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）。

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。

更多的研究是進行少量試驗，結合CAE仿真以更低成本的研究材料在不同參數下的性能變化，同時可以對試驗進行誤差分析和結果驗證。Ls-Dyna則是動態沖擊仿真領域的先驅者和領導者。</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。

<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.

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。

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。

崗位職責：?? 負責材料卡片相關方法開發及測試驗證，包括高速拉伸、疲勞、蠕變、霍普金森桿等實驗設計與執行； 基于力學/仿真背景，參與材料本構模型開發與參數標定； 協同團隊提升材料卡片交付能力，支持客戶工程化需求。??

Johnson、Cook 等學者對OFHC銅、Armco鐵、4340鋼 等材料進行了不同應變率和溫度下的霍普金森拉桿、扭轉試驗，通過數值模擬與試驗結果對比，標定了12種材料的Johnson-Cook本構模型的參數；提出了考慮大應變、高溫以及高應力影響的斷裂準則，并通過 Taylor 撞擊試驗與數值模擬的對比進行驗證。

導讀Johnson-Cook本構模型是由Johnson和Cook通過大量實驗提出來的，常用于鳥撞擊實驗、汽車碰撞、霍普金森桿等沖擊領域。J-C模型通過上述簡單表達式將材料加工硬化效應、應變率效應和溫度效應解耦，因此非常便于工程應用。J-C模型已內置在Abaqus中，可以直接調用，為材料和結構設計提供了寶貴的技術參數和參考信息。

研究團隊擁有2000余平方米的試驗場地以及多場耦合真三軸系統、大型剪切滲流耦合儀、霍普金森動力學測試系統、micro-CT體視儀、巖土核磁共振測試系統、污染物運移多場耦合測試系統等3000余萬元的設備。

它之所以成為高應變率仿真領域的“長青樹”，主要原因有三點。首先是參數物理意義明確且極易獲取，相比其他復雜的力學模型，JC 模型的參數可以通過標準的高速拉伸或霍普金森壓桿（SHPB）試驗輕松測得，工程實用性極高。其次是計算效率與數值穩定性極佳，它的數學形式簡潔高效，非常適合顯式動力學子程序（如 VUMAT）進行大規模并行計算，不易發生數值發散。

利用數據庫進行深度學習：一是算力簡化，利用數據庫建立應力波關于時間步和偏轉角度的擬合模型；二是建立透反射系數的預測模型，進行快速分析，設計更好的緩沖結構，實現仿真算力簡化和設計快速尋優。 入選理由：作者使用了霍普金森桿對復合材料實驗進行了高應變率的仿真分析，并獨創性地運用深度學習技術對已有數據進行函數擬合。