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

دستگاه آزمایش میله فشاری هاپکینسون برای تعیین خواص مکانیکی وابسته به نرخ کرنش مواد استفاده می شود. پارامترهای مختلفی بر اعتبار نتایج این آزمایش تاثیرگذار است. در این مقاله اثر ابعاد نمونه آزمایش و همچنین اصطکاک بر نتایج آزمایش هاپکینسون فشاری به روش عددی و آزمایشگاهی موردبررسی قرارگرفته است. برای انجام شبیه سازی ها از نرم افزار ABAQUS/Explicit استفاده شده است. با انجام شبیه سازی، سیگنال هایی که در محل کرنش سنج هستند استخراج شده و با تیوری انتشار موج به منحنی تنش-کرنش تبدیل می گردند. با مقایسه این نمودارها با نمودار تنش-کرنش برای حالت های مختلف اصطکاک و ابعاد، اعتبار آزمایش و نتایج آن بررسی می شود. بررسی ها نشان می دهد افزایش اصطکاک باعث افزایش تنش و کاهش کرنش در نمودار تنش-کرنش خروجی شبیه سازی و آزمایش تجربی می شود و بهترین نتیجه در حالتی که اصطکاک صفر باشد حاصل می شود. مشاهده گردید با افزایش نسبت طول به قطر، اختلاف نتایج برای ضرایب اصطکاک مختلف کاهش می یابد. به طور مشخص در نتایج شبیه سازی اختلاف بیشینه تنش با فرض با و بدون روانکاری برای نسبت طول به قطر 25/0، 5/0، 0/1 و 5/1 بترتیب 58%، 18%، 9% و 5% می باشد و روند مشابهی در نتایج تجربی مشاهده می گردد. به عبارت دیگر با تغییر ابعاد نمونه آزمایش در حضور اصطکاک، تغییر در نمودار تنش-کرنش مشابه اثر افزایش نرخ کرنش مشاهده می شود که می تواند 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.