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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。

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。

一般用途螺牙使用 ScrewPlus 模擬螺桿塑化的基本需求是螺牙幾何、材料與製程條件。螺桿幾何：1. 基本資訊：螺桿的直徑與長度2. 料管：?料管類型：平面或凹槽類型?加熱區域特性3. 螺桿特性：?區段長度及其類型?螺紋距離及其寬度?溝槽深度材料：需要熱力學與流變性特性。Moldex3D「材料精靈」會自動提供。

一、 霍普金森桿介紹 霍普金森桿裝置，英文簡稱 SHP(T)B, Split Hopkinson Pressure(Tensile) Bar，主要 用于材料動態力學性能的測試，應變率范圍 10^2～10^4。SHP(T)B 實驗裝置的基本 原型是 Hopkinson 在 1914 年提出的用于測量沖擊載荷的脈沖波形的壓桿裝置。

目前主要采用的是反射式SHPB裝置，通過應變片記錄反射波、入射波、透射波，從而得到其應力-應變曲線。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。

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。

準靜態條件下巖石材料在單一應力和復雜應力的加載下，其力學性能和變形特性已經研究的比較充分，然而在復雜應力狀態下，尤其是具有沖擊擾動下的巖石變形和強度特性研究的很少。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。

測試低阻抗材料時，為了試驗過程中應變率達到近似恒定，有文獻指出在撞擊桿和入射桿之間增加緩沖部件，該部件稱為“波形整形器”，如圖6。根據測試材料的不同，選擇波形整形器的材料和尺寸均有所不同，需要試驗驗證選擇。常用的波形整形器材料有紫銅等。圖6波形整形器04結論本文利用霍普金森試驗技術測試GFRP材料的動態壓縮性能。試驗表明，GFRP材料具有應變率敏感性和應變強化效應。

高應變速率室溫壓縮試驗方法.pdf</a></p><p>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;霍普金森桿沖擊試驗是研究材料在高應變率下的力學行為的最基本的手段，國家標準《GB T 34108-2017 金屬材料 高應變速率室溫壓縮試驗方法》對霍普金森桿沖試驗的原理與方法做了詳細說明，本文末附有標準原文。

準靜態拉伸實驗在電子萬能材料實驗機上（圖3）開展，試件標距段長度為 7 mm，因此，設置拉伸速率為 0.007 mm/s。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。

<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.

這其實解決了PFC很大的一個問題，就是顆粒數太多時計算力的限制，我們可以用網格單元作為邊界來弱化邊界效應，當然也可以和本文一樣，使用網格單元模擬金屬等連續性材料。 本文試著去模擬一個結構方向同學經常遇到的一個工況，霍普金森壓桿（SHPB）實驗，對于測量混凝土材料在高應變率下的力學特性有很大的參考價值。