论文部分内容阅读
本文以粘弹性SHPB技术中的粘弹性杆为研究对象,结合数值模拟和实验,研究粘弹性杆中的传播规律和谱分析方法。
首先,对Hopkinson技术的发展历史进行了简要的回顾,讨论了粘弹性Hopkinson技术的发展及其尚需进一步研究的问题。然后分析并讨论了两种研究粘弹性波传播的谱分析方法,结果表明,对于粘弹性SHPB的粘弹性波传播问题,基于波传播系数的谱分析方法具有实用性。
针对波传播系数的谱分析法进行了程序设计,建立了用于粘弹性杆波传播系数的计算和波形预测的程序,并利用该程序计算了PMMA材料杆中的波传播系数。
利用有限元软件ABAQUS对粘弹性杆受几种理想冲击载荷作用和子弹以一定速度撞击的波传播问题进行了数值模拟。采用ABAQUSUMAT用户子程序定义了PMMA材料的ZWT非线性本构模型,讨论了UMAT的详细设计过程。数值模拟结果表明,PMMA粘弹性杆中波的弥散和衰减比较明显,入射波形越尖锐,波的幅值衰减越严重;而不同子弹长度产生的入射波在杆中经一定距离的弥散后,波的形状逐渐趋于相似,波的脉宽逐渐趋于一致。本文的数值模拟工作,也为粘弹性SHPB技术进一步的研究建立了数值模拟平台。
最后,通过系列实验研究了应力波在粘弹性杆中的传播规律,分析了不同因素对传播系数的影响。实验结果表明,子弹打击速度越高,粘弹性杆中应力波的波形弥散越严重;子弹长度越短或入射波形越尖锐,粘弹性杆中应力波的幅值衰减和波形弥散也越严重;同时,子弹打击速度和入射波形的变化都会对传播系数产生一定的影响。
本文针对粘弹性SHPB实验技术中粘弹性杆波传播的数值模拟和实验研究,为建立粘弹性SHPB实验技术及相关测试技术奠定了基础。