Study on the Split Hopkinson Pressure Bar Apparatus for Measuring High-strain Rate Tensile Properties of Plastic Material

Abstract

Split Hopkinson Pressure Bar (SHPB) is a general test equipment for measuring the mechanical properties of high modulus metal and composite materials at high strain rate. However, for the soft plastic material, it is difficult to hold the specimen and achieve dynamic stress equilibrium due to the weak transmitted signals. In this study, SHPB test apparatus were designed to measure accurately the high strain rate stress-strain curve of the soft plastic materials by changing the incident bar materials and the shape of the specimen holder parts. In addition, to verify the high strain-rate tensile strain data obtained from SHPB, the strain distribution of the specimen was measured and analyzed with a high-speed camera and the digital image correlation (DIC), which was compared with the strain history measured from SHPB.

Split Hopkinson Pressure Bar (SHPB)은 일반적으로 금속 또는 복합 소재와 같은 고강성 재료의 높은 변형률 속도하에서의 기계적 물성을 평가하기 위해 사용되어왔다. 그러나, 시편이 연한 플라스틱 소재의 경우, 시편 고정 및 형상, 동적 응력 평형 도달, 약한 전달 신호 측정으로 어려운 부분이 있다. 본 연구에서는 연성 플라스틱 재질의 고속 인장 응력-변형률 거동을 측정하기 위하여 입력봉의 재질, 홀더 및 시편의 형상 변경 등 SHPB 장비를 개선 설계하였다. 결과적으로 SHPB에서 인장 응력과 변형에 대한 결과를 얻을 수 있었다. 또한 SHPB에서 얻은 변형률 데이터의 검증을 위해 시편을 초고속카메라로 촬영하여 DIC 기법을 통해 얻은 변형률 데이터와 비교 진행하였다.