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利用ABAQUS的VUMAT子程序模拟霍普金森(Hopkinson)杆试验
阅读量:234 次
发布时间:2019-03-01

本文共 857 字,大约阅读时间需要 2 分钟。

高应变率材料动态特性研究:基于ABAQUS与VUMAT的SHPB试验探索

在本次研究中,我们将重点探讨如何利用ABAQUS和VUMAT工具,深入分析材料在高应变率下的动态特性,特别是通过模拟Hopkinson杆(SHPB)试验的过程。

一、材料的应变率敏感性

在探索高应变率材料动态特性的过程中,我回忆起了课本中关于塑性动力学的相关知识。第11章详细介绍了高应变率下的材料行为以及SHPB试验的原理。这门课的选修内容让人感到有些遗憾,但通过这次研究,我补上了这一知识缺口。

应变率的定义

应变率是指单位时间内材料产生的应变量。传统的静力计算中,我们只关注了应变的大小和方向,而没有考虑其随时间的变化率。然而,高速加载问题表明,加载速率直接影响材料的应变速率,从而改变了材料的应力-应变关系。

本构关系的引入

为了更好地描述这种应变率效应,本构关系中需要引入应变率作为一个重要参数。例如,以下本构图展示了如何在静态计算的基础上,通过应变率进行缩放。

二、SHPB试验的原理与实施

SHPB试验是研究高应变率材料动态特性的标准方法。其核心装置由入射杆和透射杆组成,通过波的形式传递能量。这种设计与声学中的隔声测量装置有相似之处。

试验数据处理

入射杆和透射杆上的应变数据需要经过特定的数学处理,才能获得材料的应力-应变曲线。典型的处理方法包括:

三、ABAQUS/VUMAT仿真

仿真模型的建立

在ABAQUS环境下,我们首先编写了一个基于塑性本构的子程序VUMAT。这个子程序能够综合考虑应变率效应,并基于实际试验尺寸建立相应的模型。

计算结果的验证

通过对比教材中的典型试验数据,我们验证了仿真模型的准确性。以下结果展示了在不同应变率下的应力-应变关系:

结语

通过这次研究,我们不仅掌握了高应变率材料动态特性的测量方法,还成功完成了基于ABAQUS-VUMAT的仿真验证。这个过程充满挑战,但也充满收获。对于需要进行仿真研究的同行们,如果需要进一步的技术支持,可以通过“320科技工作室”微信公众号获取更多信息。

转载地址:http://vrbv.baihongyu.com/

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