Impact testing of brittle materials using split hopkinson pressure bar technique

Abstract

يعتبر سلوك المواد الإنشائية (اللدنة منها والقصيفة) في ظروف تحميل الضغط بمعدلات انفعال عالية موضوعا في غاية الأهمية . ويمكن تحديد هذا السلوك باستخدام طرق اختبار مختلفة ، مثل الأحمال المتساقطة والصدم بالكتل السريعة ، ولكن هذه الطرق كلها تعاني من دقتها التي تتناقص مع زيادة سرعة التحميل . ومن ناحية أخرى ، فإن جهاز هوبكنسون للتصادم يمكن أن يحقق الحل المناسب نتيجة لسهولة إجراء الاختبار في هذه الحالة ، وكذلك لسهولة تفسير النتائج بطريقة مباشرة . وتمتاز هذه الطريقة في حالة استخدامها مع المواد اللدنة بتحقيق انفعال منتظم في عينة الاختبار وبمعدل انفعال ثابت . وتعتبر المواد القصيفة من المواد التي تلعب دورا هاما في مختلف التطبيقات الهندسية . ولذلك ، تمت خلال العقد الماضي محاولات كثيرة لتطوير جهاز هوبكنسون المعتاد من أجل تحديد سلوك هذه المواد تحت معدلات انفعال عالية . ونتيجة لوجود عدة قيود في هذه المحاولات فإن البحث الحالي يهدف إلى اقتراح عدة نواحي لتطوير الجهاز من أجل تسهيل إجراء الاختبار وكذلك تحليل نتائجه . وترتبط أول نواحي التطوير بإحلال كرة معدنية مستديرة مكان عمود التصادم في جهاز هوبكنسون – وهذا الاقتراح يساعد على تحقيق موجه اجهاد تضاغط تصادمي تتزايد قيمتها بانتظام ، يتبعها موجهة إجهاد شد تنازلية ، مما يحقق ظروف الاختبار المناسبة للمواد القصيفة كما اقترحتها الدراسات السابقة . أما اقتراح التطوير الثاني فيتعلق بالمحاكاة العددية لاختبار هوبكنسون ، مما يحقق حساب الموجة المنعكسة من عينة الاختبار بطريقة دقيقة ، ومن ثم مقارنتها بمثيلتها المقاسة تجريبيا . وهذه الطريقة تساعد على تحديد إجهاد الانهيار للمادة القصيفة بطريقة سهلة ومباشرة .