مطالعه تجربي و عددي پارامترهاي موثر بر شكل‌دهي موج ورودي در آزمايش ميله فشاري هاپكينسون

مطالعه تجربي و عددي پارامترهاي موثر بر شكل‌دهي موج ورودي در آزمايش ميله فشاري هاپكينسون

در اين مقاله، با استفاده از شكل‌دهنده موج، اثر پارامترهاي هندسي مختلف بر شكل موج ورودي و برقراري شرط نرخ كرنش ثابت در آزمايش ميله فشاري هاپكينسون بررسي شده است. براي اين منظور، شكل‌دهنده موج ديسكي از جنس مس با ضخامت‌ها و قطرهاي مختلف استفاده شده است. با انجام آزمايش و شبيه‌سازي در نرم‌افزار LS-DYNA، اثر پارامترهاي ضخامت و قطر شكل‌دهنده موج، سرعت ميله ضربه‌زن و طول آن بر شكل موج ورودي بررسي و ابعاد مناسب شكل‌دهنده موج براي نمونه‌هاي ترد و سخت‌شونده مشخص شده است. همچنين، آزمايش ميله فشاري هاپكينسون براي نمونه‌هاي چدني GGG-60 با شكل‌دهنده موج با ابعاد مختلف و بدون آن انجام شده است. نتايج نشان مي‌دهد كه تغييرات نرخ كرنش در نمونه چدني با استفاده از شكل‌دهنده موج با ابعاد مناسب تا چند برابر كاهش يافته كه اين امر بر اعتبار نتايج آزمايش ميله فشاري هاپكينسون مي‌افزايد.

In this paper, using a pulse shaper, different geometric parameters affecting the incident pulse shape and achieving a constant strain rate condition are studied. To this end, pulse shapers in different thicknesses and diameters were made from copper. Based on wave propagation analysis, proper incident pulse shape for testing brittle and hardening materials were determined. In addition, performing experiments and simulations in LS-DYNA, the effects of pulse shaper thickness, its diameter, striker velocity, and its length on incident pulse were studied. Moreover, several Hopkinson tests for cast iron (GGG-60) specimens with and without pulse shaper were carried out. The results show that using pulse shaper with proper dimensions helps to achieve constant strain rate condition which is highly desirable in split Hopkinson pressure bar testing.