Modelování nárazového chování Evropského buku vystaveného testu rozdělenou Hopkinsonovou tlakovou tyčí

Modelling of impact behaviour of European beech subjected to split Hopkinson pressure bar test

článek v časopise ve Web of Science, Jimp

en

The hardwood, as a natural composite, may be subjected to the dynamic loading in many applications, such as the high-speed disintegration or structural collapses. The correct material description is needed for finite element modelling that can take place in the design stages of wood manufacturing processes or building the wooden structures. The split Hopkinson pressure (Kolsky) bar test provides the data for high strain rates. The experiments were carried out on the European beech wood in all the principal loading directions. The tests were repeated computationally in order to obtain the material constants of the complex material model, which covered the anisotropy of elasticity, plasticity as well as fracture behaviour. Moreover, the failure was considered non-symmetric with respect to the tension and compression. This was achieved by incorporating the stress triaxiality dependency into the failure model. The crack initiation and propagation were realized through the element deletion technique within LS-DYNA code. The real behaviour was captured quite well including the pulses in the incident and transmission bars.

Tvrdé dřevo, jako přirozený kompozit, může být vystaveno dynamickému namáhání v mnoha aplikacích, jako je vysokorychlostní desintegrace nebo kolapsy konstrukcí. Správný popis materiálu je vyžadován pro modelování konečnými prvky, které může mít místo při etapách návrhu zpracování dřeva nebo stavění dřevěných konstrukcí. Test rozdělenou Hopkinsonovou (Kolskyho) tlakovou tyčí poskytuje data za vysokých rychlostí deformace. Experimenty byly provedeny na Evropském bukovém dřevě ve všech hlavních směrech namáhání. Testy byly zopakovány počítačově tak, aby byly získány materiálové konstanty složitého modelu materiálu, který zahrnoval anizotropii elasticity, plasticity a také lomového chování. Navíc poškození bylo uvažováno nesymetrické vzhledem k tahu a tlaku. Toho bylo docíleno zahrnutím závislosti na triaxialitě napětí v modelu poškození. Iniciace trhliny a její šíření byly realizovány pomocí techniky mazání prvků v rámci kódu LS-DYNA. Skutečné chování bylo zachyceno poměrně dobře včetně pulzů v dopadající a přenosové tyči.

The hardwood, as a natural composite, may be subjected to the dynamic loading in many applications, such as the high-speed disintegration or structural collapses. The correct material description is needed for finite element modelling that can take place in the design stages of wood manufacturing processes or building the wooden structures. The split Hopkinson pressure (Kolsky) bar test provides the data for high strain rates. The experiments were carried out on the European beech wood in all the principal loading directions. The tests were repeated computationally in order to obtain the material constants of the complex material model, which covered the anisotropy of elasticity, plasticity as well as fracture behaviour. Moreover, the failure was considered non-symmetric with respect to the tension and compression. This was achieved by incorporating the stress triaxiality dependency into the failure model. The crack initiation and propagation were realized through the element deletion technique within LS-DYNA code. The real behaviour was captured quite well including the pulses in the incident and transmission bars.

Explicitní kód; šíření elastické vlny; rázová vlna; zatížení nárazem; buněčný materiál; odolnost proti nárazu

Explicit code; Elastic wave propagation; Shock wave; Blast loading; Cellular material; Crashworthiness

01.08.2020

0263-8223

245

1

1–11

11