KFUPM ePrints

Impact testing of brittle materials using split hopkinson pressure bar technique

Mahmood, Syed Iftekhar (2004) Impact testing of brittle materials using split hopkinson pressure bar technique. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img]
Preview
PDF
5Mb

Arabic 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 .

English Abstract

The high strain-rate compressive behavior of structural materials (ductile and brittle) are quite important, and can be obtained using different experimental techniques, such as falling weight or impacting mass technique, but the accuracy of measurements decreases with the increase of the strain rate. However, the split Hopkinson pressure bar apparatus (SHPB) can provide the solution since, in this case, practical test execution is relatively simple and interpretation of the test results is relatively straightforward. It is required for a material under test in a SHPB technique to deform homogeneously and at a nearly constant strain rate; therefore, this technique is limited for only ductile materials. Brittle materials (ceramics, rocks) play a vital role in many engineering applications. Therefore, during the last decade there have been numerous developments in the conventional SHPB technique in order to obtain high strain-rate behavior of these materials. Due to certain limitations in the developed techniques, the current work aims at certain modifications in order to facilitate the dynamic testing of brittle materials along with its data analysis. The first proposed modification relates to the replacement of the cylindrical striker bar of the classical SHPB with a spherical ball. This helps generate a smoothly increasing compressive pulse followed by an unloading tensile one, which was found recommendable in previous works to obtain high strain-rate compressive behavior of brittle materials. The second proposed modification involves the numerical simulation of the SHPB test, aiming at calculating the reflected wave, then comparing it with the measured experimental one. This helps in obtaining the compressive failure strength of brittle materials at different strain-rates in a simple manner.



Item Type:Thesis (Masters)
Date:January 2004
Date Type:Completion
Subjects:Mechanical
Divisions:College Of Engineering Sciences > Mechanical Engineering Dept
Creators:Mahmood, Syed Iftekhar
Committee Advisor:Eleiche, Abdel Salam M.
Committee Members:Arif, Abul Fazal Mohammad and Allam, Ibrahim M.
ID Code:10127
Deposited By:KFUPM ePrints Admin
Deposited On:22 Jun 2008 16:57
Last Modified:25 Apr 2011 10:02

Repository Staff Only: item control page