طراحي ، ساخت و آزمايش دستگاه ميله هاپكينسون براي تعيين تنش جريان در فلز مس در نرخ كرنش‌هاي بالا

Design, Set Up and testing of Split HopkinsonBar to Evaluate Flow Stress in Copper at High Strain

در اين مقاله، روش تجربي براي مطالعه تغيير شكل پلاستيك در فلز FCC در نرخ كرنش‌هاي بالا ارايه شده است. دستگاه آزمايش شامل تفنگ گازي دو مرحله اي، پرتابه كروي آلومينيومي و مجموعه هدف است. مجموعه هدف از ورق جلويي، ميله هاي فشاري ورودي و خروجي، نمونه، سه قاب و نگه دارنده صلب تشكيل شده است. آزمايش‌هاي تجربي در آزمايشگاه تفنگ گازي در مركز هوا فضاي دانشگاه پادوا در ايتاليا انجام شده است. طرح ارايه شده، اصلاح و بهبود روش آزمايش هاپكينسون براي تعيين منحني تنش- كرنش در فلز مس بدون اكسيژن با هدايت گرمايي بالا است. اصلاح روش شامل طرح آزمايش و بهينه سازي طرح دستگاه براي دست يافتن به موج تنش صفحه اي در ميله فشاري ورودي است. نتايج تجربي با استفاده از روش المان محدود سه بعدي مقايسه شده اند. همچنين، اثر سرعت پرتابه اندازه گيري شده در آزمايش‌ها، ضخامت نمونه و ورق جلويي و همچنين فاصله برخورد پرتابه تا مركز ورق جلويي بر تنش جريان و نرخ كرنش بررسي شده است. همچنين مشخص شد كه كاليبراسيون مناسب تفنگ گازي براي شليك پرتابه به مركز ورق جلويي و كاهش ضخامت نمونه، مناسب ترين راه‌ها براي رسيدن به نرخ كرنش بالاتر از s-1104 در نمونه است.

This paper presented a method to investigate plastic deformation of FCC metals in high strain rates. Experimental set up included two stages gas gun, spherical projectile and target assembly. Target assembly included front plate, two pressure bars, specimen, three frames and rigid holder. The proposed method is based on designing and optimizing of split Hopkinson bar to evaluate stress-strain diagrams in oxygen-free high thermal conductivity copper. Modifications included sketch of experiments to achieve plane stress waves in input pressure bar. The experimental results were compared with 3D finite element simulation. Also, the effect of projectile velocity, specimen thickness, front plate thickness and distance between impacted projectile and center of front plate were investigated. It was concluded that decreasing specimen thickness and appropriate calibration of gas gun to shot projectile to the center of front plate, are appropriate ways to achieve strain rates more than 104 s-1 in the specimen.