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.
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 split Hokinson pressure bar(SHPB) test has been used to find the mechanical property of materials at high strain rate. A tensile split Hopkinson pressure bar test system is developed and the threaded tensile specimen and the split collar are placed between elastic bars. When the compressive elastic wave generated by a striker is transferred from the transmit bar to the incident bar, some elastic wave is reflected at the threaded parts of the specimen and the transmit bar. This reflected wave can interfere with the transmitted wave. A proper length of elastic bars and the location of strain gage in these elastic bars are determined to avoid this interference. In order to avoid the interference of elastic wave reflected at the threaded parts of specimen and elastic bar, the length of transmit bar must be longer than that of incident bar. Strain gage in transmit bar must be located as close as possible from the interface of a transmit bar and specimen. In the developed tensile SHPB test system, A12011-T3 and A17075-T6 are tested to get the true stress-strain relation in the range of strain rate at $10^3/sec$
The Split Hopkinson Pressure Bar(SHPB) technique, a special experimental apparatus, has been used to obtain the material behavior under high strain rate loading condition. In this paper, dynamic deformation behaviors of the PMMA under high strain rate tensile loading are determined using SHPB technique.
In this paper, the estimation of dynamic interlaminar fracture toughness on fracture mode II in CFRP(carbon fiber reinforced plastics) laminates in made. Dynamic ENF(End Notched Flexure) apparatus used in this paper is manufactured by suing Split Hopkinson Pressure Bar. The static and impact load history in the CFRP specimen is measured by using manufactured dynamic ENF tester and 3-point bending test is carried out to find the load history. Also dynamic interlaminar fracture toughness can be found by using the J integral obrained from dynamic analysis in consideration of intertia-force effect.
본 연구에서는 연성 금속재료의 판상형 인장 시편에 대한 동적 물성을 측정하기 위한 인장형 홉킨슨 바(TSHB, Tensile split Hopkinson bar)의 수정 방법에 대해 논의하고, 이를 이용하여 고순도 알루미늄 단결정 및 멀티결정재의 동적 물성을 측정하였다. 시편의 초기 미세조직 및 결정학적 방위는 전자후방 산란회절(EBSD, Electron backscattered diffraction) 분석을 통하여 측정하였으며, 동적 변형 후 파단 형상을 광학 현미경을 통하여 확인하였다. 고속인장 변형 중 시편 내부에 발생하는 변형 분포는 디지털 이미지 상관(DIC, Digital image correlation) 기법을 이용하여 측정하였다. 이를 통해 동적 변형 중 나타나는 알루미늄의 거시적인 소성 변형과 결정학적 방위 및 미세 조직과의 상관관계에 대해 논의하였다.
변형률 속도 $100s^{-1}{\sim}10000s^{-1}$ 범위에서 사용되는 홉킨스바(SHPB)는 재료의 동석 거동 특성을 확인하기 위해 가장 널리 사용되는 장치이다. SHPB 시험은 입력봉 및 전달봉에서 측정된 변형률을 사용하여 시험편의 응력, 변형률 및 변형률 속도를 얻을 수 있는 응력파 전달 이론을 기반으로 한다. 본 연구에서는 고 변형률 속도에서 폴리프로필렌 자기보강 복합재료(SRPP)의 동적 특성을 얻기 위해 직접 SHPB를 설계 및 제작하였다. 또한 본 연구를 통해 제작된 SHPB에서 얻은 변형률 데이터의 신뢰성 확보를 위하여 Digital Image Correlation (DIC)를 통해 얻은 변형률 데이터와의 비교를 진행하였다. 이는 SRPP 시편의 고속 압축 시험을 통해 이루어 졌으며 SHPB를 통하여 얻은 데이터와 DIC를 통해 얻은 변형률 데이터의 유사함을 확인하였고 이를 통하여 장비의 신뢰성을 검증하였다.
The crashworthiness of vehicles with finite element methods depends on the geometry modeling and the material properties. The vehicle body structures are generally composed of various members such as frames, stamped panels and deep-drawn parts from sheet metals. In order to ensure the impact characteristics of auto-body structures, the dynamic behavior of sheet metals must be examined to provide the appropriate constitutive relation. In this paper, high strain-rate tensile tests have been carried out with a tension type split Hopkinson bar apparatus specially designed for sheet metals. Experimental results from both static and dynamic tests with the tension split Hopkinson bar apparatus are interpolated to construct the Johnson-Cook and a modified Johnson-Cook equation as the constitutive relation, that should be applied to simulation of the dynamic behavior of auto-body structures. Simulation of auto-body structures has been carried out with an elasto-plastic finite element method with explicit time integration. The stress integration scheme with the plastic predictor-elastic corrector method is adopted in order to accurately keep track of the stress-strain relation for the rate-dependent model accurately. The crashworthiness of the structure with quasi-static constitutive relation is compared to the one with the rate-dependent constitutive model. Numerical simulation has been carried out for frontal frames and a hood of an automobile. Deformed shapes and the Impact energy absorption of the structure are investigated with the variation of the strain rate.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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