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Victor经典案例集第八十六篇:Abaqus仿真霍普金森(Hopkinson)拉杆试验(图文+视频教程)

阅读量:3700670 2019-10-23



十月你好
Abaqus仿真霍普金森(Hopkinson)拉杆试验
仿真背景:
人们按照应变率同时考虑到惯性效应的影响对各类材料力学性能实验进行划分,给出了一个较为准确的以应变率判定的的动静态实验的划分参考标准:

分离式霍普金森杆实验方法所涉及的应变率范围(102s-1-104s-1)是人们所关心的工程材料率敏感性变化比较剧烈的范围。霍普金森压杆实验装置按有无输出杆划分,分为自由式霍普金森压杆和分离式霍普金森压杆。霍普金森杆实验装置具有结构简单、操作方便、测量方法精巧、加载波形易测易控制等优点,因此分离式霍普金森杆现在已经成为测试材料动态力学性能的基本实验装置。
霍普金森杆实验装置的基本原型最早是由Hopkinson提出的,它可用于测量冲击载荷的脉冲波形。1949年Kolsky将压杆分成两段,试件置于输入杆和输出杆中间,通过加速的质量块、短杆撞击或炸药爆轰产生加速脉冲,利用这一装置可测量材料在冲击载荷作用下的应力-应变关系。Kolsky的工作是一项革命性改进,现代的分离式霍普金森杆都是在其基础上发展而来,所以分离式霍普金森杆也称之为杆Kolsky杆。
在这半个多世纪的时间里,分离式霍普金森杆实验技术得到了大力的发展,由最初的压缩实验系统发展到拉伸和扭转实验系统甚至是压扭、拉扭复合系统其测试材料的种类由金属发展到非金属,由韧性材料到脆性材料从常温实验发展到高、低温实验从较低应变率实验发展到较高应变率实验。
霍普金森杆实验原理是基于一维弹性波理论。根据一维弹性波理论,如果一长杆(弹性模量为密度)为呈弹性状态,则在杆端处的扰动除高频部分外将无改变地向杆的远处以传播。
采用Abaqus对霍普金森压杆实验进行数值模拟,通过建立合适的仿真模型,选择合适的仿真算法和参数,并比较数值模拟结果与试验结果的差别,从而对今后的试验进行预测和指导。

通过本例可以对这一类型的分析所需要的参数及考虑的情况有初步了解,尤其是在理论知识不足的情况下,可以对分析工作有一个轮廓性的把握。这里面涉及模型的简化、弹塑性材料、接触设置等一系列知识点,需要学习和熟悉较多的理论知识,在此抛砖引玉,恳请批评指正。
几何模型:
按照图中的尺寸绘制几何模型:


材料模型:

边界条件:
固定一端

给另外一端施加正弦速度

设置求解分析步和输出:

创建接触和接触属性,刚体约束:

求解完成:

查看结果:
Mises应力

塑性应变

位移

应力三轴度

拉伸过程:


视频讲解要点:
1. 几何模型的创建
2. 材料模型的定义
3. 约束的定义
4. 幅值曲线和速度的定义
5. 网格单元的划分与设定
相关案例:
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