مطالعه تجربی و عددی اعتبار نتایج در آزمایش میله فشاری هاپکینسون با در نظر گرفتن اصطکاک و ابعاد نمونه

در این مقاله اثر ابعاد نمونه آزمایش و همچنین اصطکاک بر نتایج آزمایش هاپکینسون فشاری به روش عددی و آزمایشگاهی موردبررسی قرارگرفته است. با انجام شبیه‌سازی، سیگنال‌هایی که در محل کرنش‌سنج هستند استخراج‌شده و با تئوری انتشار موج به منحنی تنش-کرنش تبدیل می‌گردند. با مقایسه این نمودارها با نمودار تنش-کرنش برای حالت‌های مختلف اصطکاک و ابعاد، اعتبار آزمایش و نتایج آن بررسی می‌شود. بررسی‌ها نشان می‌دهد افزایش اصطکاک باعث افزایش تنش و کاهش کرنش در نمودار تنش-کرنش خروجی شبیه‌سازی و آزمایش تجربی می‌شود و بهترین نتیجه در حالتی که اصطکاک صفر باشد حاصل می‌شود. مشاهده گردید با افزایش نسبت طول به قطر، اختلاف نتایج برای ضرایب اصطکاک مختلف کاهش می‌یابد. به طور مشخص در نتایج شبیه سازی اختلاف بیشینه تنش با فرض با و بدون روانکاری برای نسبت طول به قطر 0/25، 0/5، 1/0 و 1/5 بترتیب 58%، 18%، 9% و 5% می‌باشد و روند مشابهی در نتایج تجربی مشاهده می‌گردد. به عبارت دیگر با تغییر ابعاد نمونه آزمایش در حضور اصطکاک، تغییر در نمودار تنش-کرنش مشابه اثر افزایش نرخ کرنش مشاهده می‌شود که می‌تواند ناشی از اثر متقابل اندازه نمونه و اصطکاک باشد. هرچه اصطکاک افزایش پیدا کند خطای ایجاد شده کرنش کلی نمونه را کاهش و تنش تسلیم افزایش خواهد داد.

experimental and numerical study on the effects of friction and specimen dimension in split hopkinson pressure bar

in this paper, the effects of specimen dimension (aspect ratio) as well as friction on hopkinson test results are studied both numerically and experimentally. to this end, the signals at strain gage positions (on input and out bars) are extracted and stress-strain curve of the specimen is determined using wave propagation analysis. by comparing these stress-strain curves for different states of friction and specimen dimensions, the validity of the experimental and numerical results are checked. by increasing friction, the stress increase and strain decrease in the output stress-strain curve and the best result is for no friction condition. by increasing the aspect ratio, the discrepancy of the results for different friction conditions decreases. specifically, in simulation results, the difference between maximum stresses of with and without lubrication for aspect ratios 0.25, 0.5, 1.0 and 1.5 are 58%, 18%, 9% and 5%, respectively which is in agreement with experimental trends. in other words, different stress-strain curves are obtained for different aspect ratios in the presence of friction which is mainly due to the friction effect rather than strain rate effect and as the friction increases, the error will reduce the overall strain of the sample and increase the yield stress.