Nghiên cứu ảnh hưởng kích thước thanh áp suất và mẫu thử của mô hình thí nghiệm nén ở tốc độ cao cho thép không gỉ 304

Nghiên cứu này trình bày việc mô hình hóa và mô phỏng thí nghiệm nén ở tốc độ biến dạng cao cho thép không gỉ 304, sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn dựa trên nguyên lý áp lực súng bắn Hopkinson. Mục tiêu chính là khảo sát ảnh hưởng của kích thước thanh áp suất và mẫu thử đến tín hiệu sóng, từ đó lựa chọn được bộ thông số tối ưu cho hệ thống thí nghiệm.

Kết quả nghiên cứu này cung cấp cơ sở dữ liệu quan trọng và bộ thông số thiết kế tối ưu cho các nhà khoa học, kỹ sư và nhà nghiên cứu trong lĩnh vực vật liệu, cơ học vật liệu, và kỹ thuật kết cấu, đặc biệt những ai quan tâm đến thí nghiệm cơ tính vật liệu ở tốc độ biến dạng cao, mô phỏng phần tử hữu hạn, và phát triển hệ thống thí nghiệm áp lực súng bắn Hopkinson cho thép không gỉ 304 và các vật liệu khác. Nó hỗ trợ việc tối ưu hóa thiết kế các cấu trúc hấp thụ năng lượng và ứng dụng trong nghiên cứu khoa học trong nước.

Nghiên cứu này tập trung vào việc mô hình hóa và mô phỏng thí nghiệm nén ở tốc độ biến dạng cao cho thép không gỉ 304 bằng phương pháp phần tử hữu hạn, dựa trên nguyên lý áp lực súng bắn Hopkinson. Thép không gỉ 304 được biết đến với khả năng hấp thụ năng lượng cao, rất quan trọng trong các cấu trúc chịu va đập. Việc tối ưu hóa hệ thống thí nghiệm nén Hopkinson bằng mô phỏng là cần thiết để giảm chi phí và thời gian thiết kế, đặc biệt khi thay đổi vật liệu thử. Kết quả mô phỏng cho thấy kích thước của thanh áp suất và mẫu thử có ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng tín hiệu sóng thu được. Cụ thể, các thanh áp suất quá lớn có thể gây ra tín hiệu sóng bị nhiễu. Ban đầu, các thông số thiết kế thanh áp suất và mẫu thử dựa trên vật liệu nhôm không phù hợp cho thép không gỉ 304, dẫn đến tín hiệu sóng nhiễu. Qua quá trình tối ưu, nghiên cứu đã điều chỉnh chiều dài thanh áp suất và kích thước mẫu thử. Chiều dài thanh áp suất giảm từ 1500mm xuống 1000mm đã cải thiện đáng kể tín hiệu sóng tới, giảm nhiễu. Tiếp đó, việc giảm đường kính mẫu thử từ 25mm xuống 15mm và chiều dài từ 50mm xuống 30mm đã giúp thu được tín hiệu sóng phản hồi rõ ràng, ít nhiễu và đạt cân bằng sóng. Bộ thông số tối ưu cuối cùng được xác định là: thanh va đập có đường kính 30mm và chiều dài 500mm; các thanh áp suất đầu vào và đầu ra có đường kính 30mm và chiều dài 1000mm; mẫu thử có đường kính 15mm và chiều dài 30mm. Những thông số này đảm bảo tín hiệu sóng chuẩn xác và phù hợp với yêu cầu thí nghiệm cơ tính ở tốc độ biến dạng cao, đồng thời cân bằng về biên độ và chu kỳ sóng.