LS-DYNA在陶瓷材料SHPB测试中的仿真应用

陶瓷材料动态力学性能经常通过霍普金森压杆实验获得，本案例利用LS-DYNA对某陶瓷SHPB实验仿真。

1、工况设置

陶瓷材料作为脆性材料，端面摩擦对陶瓷材料SHPB实验影响很大。为消除端面摩擦影响，且样件长径比不至于过长，实验和仿真的陶瓷样件选取如图类似的小圆柱。

为简化仿真，仿真中只有入射杆、陶瓷样件、透射杆，忽略子弹、波形整形器，垫块、缓冲杆和吸收杆等部件。通过*LOAD_SEGMENT_SET施加子弹对入射杆的冲击波，冲击波波形最好和样件材料应力应变曲线形状相似，所以本案例施加的冲击波形为三角波。

2、实验结果

实验和仿真波形如图，可以观察出反射波中有明显的小平台，说明陶瓷材料样件两端已经达到应力平衡。由于陶瓷样件破碎，使反射波出现了阶跃。

陶瓷样件损伤云图如下。 在LS-DYNA仿真中，当单元达到陶瓷失效应变时，单元会自动删除。不同大小的失效应变对仿真结果有显著影响，须反复调试。过小的失效应变不会造成反射波阶跃，反而会使反射波变小；过大的失效应变使样件端部变形过大而不破碎，与实际不符。反射波和投射波振荡比较严重。

陶瓷材料实验和仿真破碎形式。尽可能消除端部接触力造成的影响，且失效应变选择合适值。

陶瓷材料的力-位移曲线

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