霍普金森压杜实验中的脉冲整形技术的数值模拟

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本文利用ANSYS/LS-DYNA有限元数值模拟软件,建立霍普金森压杆(SHPB)实验装置的二维有限元模型。对霍普金森压杆(SHPB)实验中的脉冲整形技术进行数值模拟研究:  首先,讨论了常规的霍普金森压杆(SHPB)实验和实验中脉冲整形技术发展历史,介绍了利用大直径常规的霍普金森压杆(SHPB)实验装置研究混凝土脆性材料性质时存在的困难,以及为了解决这些困难所采用的方法——脉冲整形技术,并且对紫铜脉冲整形器的力学响应做出一定的介绍。  其次,本文重点介绍了圆饼状紫铜脉冲整形器、截锥体紫铜脉冲整形器、组合型紫铜脉冲整形器对脉冲整形效果的影响,(1)分析撞击杆的撞击速度、脉冲的最大幅值与入射脉冲上升沿的升时(即入射脉冲上升沿段切线斜率增大段曲线对应的时间)的关系;(2)研究圆饼状紫铜脉冲整形器的厚度、直径、紫铜的弹性模量、紫铜的切线模量对入射脉冲上升沿的升时、入射脉冲作用时间、反射脉冲是否出现反射平台的影响,并给出了作用机理;(3)分析截锥体紫铜脉冲整形器、组合型紫铜脉冲整形器对入射脉冲整形效果的影响,对比分析了它们与圆饼状紫铜脉冲整形器整形能力的差异,并给出作用机理。  最后,根据对单只紫铜脉冲整形器的数值模拟研究,整形后的入射脉冲存在两个特殊点,并给出了影响这两个点幅值因素,根据单只紫铜脉冲整形器对脉冲影响,为我们提供了一个得到近恒应变率的方法,并已在文中作出了详细的讨论。
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