Dynamic deformation behavior under the high strain rate loading condition obtained with the aid of Split Hopkinson Pressure Bar(SHPB) technique is simulated by DYNA2D (an hydrodynamic code). A constitutive equation such as Johnson-Cook model is used by adjusting various parameters to fit experimentally determined dynamic stress-strain relationship.
A specific experimental method, the split Hopkinson pressure bar (SHPB) technique has been widely used to determine the dynamic material properties under the impact compressive loading conditions with strain-rate of the order of 103/s~104/s. In this paper, dynamic deformation behaviors of rubber materials widely used for the isolation of vibration from varying structures under dynamic loading are determined using a Split Hopkinson Pressure Bar technique.
This paper presents a Split Hopkinson Pressure Bar(SHPB) technique to obtain compressive stress-strain data for rubber materials. An experimental technique that modifies the conventional Split Hopkinson Pressure Bar(SHPB) has been developed for measuring the compressive stress-strain responses of materials with low mechanical impedance and low compressive strengths such as rubber. This paper introduces an all-polymeric pressure bar which achieves a closer impedance match between the pressure bar and the specimen materials. In addition, we are a pulse shaper to lengthen the rising time of the incident wave to ensure stress equilibrium and homogeneous deformation of a rubber materials. It is found that the modified technique can be determine the dynamic deformation behavior of an NBR rubber more accurately.
The split Hopkinson pressure bar (SHPB) technique is widely used to characterize the dynamic mechanical response of engineering materials at high strain rates. In this paper, attendant problems associated with testing 70 mm diameter concrete specimens are considered, analysed and resolved. An adaptation of a conventional solid circular striker bar, as a means of achieving reliable and repeatable SHPB tests, is then proposed. In the analysis, a pseudo one-dimensional model is used to analyse wave propagation in a non-uniform striker bar. The stress history of the incident wave is then obtained by using the finite difference method. Comparison was made between incident waves determined from the simplified model, finite element solution and experimental data. The results show that the simplified method is adequate for designing striker bar shapes to overcome difficulties commonly encountered in SHPB tests. Using two specifically designed striker bars, tests were conducted on 70 mm diameter steel fibre reinforced concrete specimens. The results are presented in the paper.
Split Hopkinson Pressure Bar (SHPB)은 일반적으로 금속 또는 복합 소재와 같은 고강성 재료의 높은 변형률 속도하에서의 기계적 물성을 평가하기 위해 사용되어왔다. 그러나, 시편이 연한 플라스틱 소재의 경우, 시편 고정 및 형상, 동적 응력 평형 도달, 약한 전달 신호 측정으로 어려운 부분이 있다. 본 연구에서는 연성 플라스틱 재질의 고속 인장 응력-변형률 거동을 측정하기 위하여 입력봉의 재질, 홀더 및 시편의 형상 변경 등 SHPB 장비를 개선 설계하였다. 결과적으로 SHPB에서 인장 응력과 변형에 대한 결과를 얻을 수 있었다. 또한 SHPB에서 얻은 변형률 데이터의 검증을 위해 시편을 초고속카메라로 촬영하여 DIC 기법을 통해 얻은 변형률 데이터와 비교 진행하였다.
The Split Hopkinson pressure bar (SHPB) test method, which is composed of three cylindrical bars, measuring devices and frames, is known for its reliable technique of acquiring the mechanical properties of specimens under a high strain rate. This paper demonstrates the processing of design and fabrication of SHPB. First of all, numerical analysis is applied in order to determine the design parameters of SHPB apparatus and verify the validity of design for a SHPB facility. Following this, SHPB apparatus were fabricated in accordance with acquired design parameters by simulation. In order to verify the validity of SHPB apparatus, experimental results using Al6061-T6 were compared with numerical data obtained from a corresponding simulation. The result of this comparative study demonstrates the applicability and validity of the fabricated apparatus.
International Journal of Precision Engineering and Manufacturing
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제3권3호
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pp.69-75
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2002
Measuring dynamic fracture toughness of brittle and small ceramic specimen is very difficult in a SHPB (Split Hopkinson Pressure Bar). As a countermeasure to this difficulty, a dynamic fracture toughness measuring method by the Chevron-notch ceramic specimen was proposed. Tested chevron specimens were of Chevron notch angles of 90$^{\circ}$, 100$^{\circ}$ and 110$^{\circ}$. Through finite element analysis, shape parameters of the Chevron-notch specimens according to notch angles were calculated. And the static fracture tough1ess of the Chevron-notch alumina specimen was measured as 3.8MPa√m similar to that of CT specimen with a precrack. Dynamic fracture toughness was 4.5MPa√m slightly higher than the static one. It was shown in this study that the proposed Chevron-notch specimens are valid to measure dynamic fracture toughness of extremely brittle materials such as ceramic.
A specific experimental method, the Split Hopkinson Pressure Bar (SHPB) technique has been widely used to determine the dynamic material properties under the impact compressive loading conditions with strain-rate of the order of 103/s∼104/s. This type of test procedure has been used to examine the dynamic response of materials in various modes of testing. In this paper, dynamic deformation behaviors of rubber materials widely used for the isolation of vibration from varying structures under dynamic loading are determined using a Split Hopkinson Pressure Bar technique.
It is well known that a specific experimental method, the Split Hopkinson Pressure Bar (SHPB) technique is a best experimental technique to determine the dynamic material properties under the impact compressive loading conditions with strain-rate of the order of 10$^3$/s∼10$^4$/s. This type of experimental procedure has been widely used with proper modification on the test setups to determine the varying dynamic response of materials for the dynamic boundary conditions such as tensile and fracture as well. In this paper, dynamic compressive deformation behaviors of a rubber and an Ethylene Copolymer materials widely used for the isolation of vibration from varying structures under dynamic loading are estimated using a Split Hopkinson Pressure Bar technique.
The interest in the mechanical behavior of materials at high strain rates has increased in recent years, and by now it is well known that mechanical properties can be strongly influenced by the speed of applied load. The split Hopkinson pressure bar (SHPB) has been widely used to determine mechanical properties of materials at high loading rates. However, to ensure test reliability, measurement error source must be accounted for and eliminated. During experiment, the specimens were located between the incident and the transmit bar. The presence of contact frictions between the test bars and specimen may cause errors. In this work, numerical experiments were carried out to investigate the effect of friction on test results. In SHPB test, the measured stress by the transmitted bar is assumed to be flow stress of the test specimen. Through the numerical experiments, however, it is shown that the measured stress by the transmit bar is axial stress components. When, the contact surface is frictionless, the flow stress and the axial stress of the specimen are about the same. When the contact surface is not frictionless, however, the flow stress and the axial stress are not the same anymore. Therefore, the measured stress by the transmitted bar is not flow stress. The effect of friction on the difference between flow stress and axial stress is investigated.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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