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相似文献
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1.
为探讨UHPC试件惯性效应对SHPB加载过程的影响,采用大型有限元分析软件LS-DYNA从试件直径、长径比以及恒应变率加载等角度出发,开展了相应的数值模拟与分析。通过对软件中Karagozian-Case-Concrete (KCC)损伤模型参数取值进行优化,建立了基于SHPB技术的UHPC材料冲击压缩数值模型并与试验验证。在此基础上,开展不同UHPC试件直径、长径比以及有无整形器下的参数分析,探讨其对SHPB试验中径向惯性效应的影响。结果表明:(1)为实现加载过程中一维应力传播和UHPC试件应力平衡,试件直径建议按0.90~0.95倍杆件直径取值;(2) UHPC试件长径比对试件加载过程中的应力平衡影响较小,但综合试件中钢纤维分布均匀性以及破坏前一维应力传播,建议按0.35~0.45取值;(3)实现恒应变率加载是UHPC材料在SHPB冲击试验中消除径向惯性效应的重要前提。  相似文献   

2.
混凝土压缩性对SHPB试验中惯性效应的影响   总被引:1,自引:0,他引:1  
惯性效应是造成大尺寸的SHPB试验中混凝土试件应力不均匀和多轴性的主要原因。本文分析了SHPB试验中的惯性效应规律,给出了可考虑混凝土压缩性的改进Gorham惯性效应公式。进一步结合SHPB系统混凝土试验的加载过程,利用改进公式对试验进行了计算分析,与试验比较结果表明:建议的惯性效应改进公式对实际混凝土SHPB试验的考虑更为合理和全面。  相似文献   

3.
SHPB实验中端面摩擦效应研究   总被引:10,自引:0,他引:10  
选取硅橡胶、聚氨酯泡沫、Comp.B炸药、PBX-HMX(97%)炸药以及6061-T6铝合金五种材料试样,对分离式霍普金森压杆(SHPB)实验技术中的端面摩擦效应进行了研究。实验结果表明,SHPB实验技术中的端面摩擦效应与材料的性质相关。另外,基于各向同性弹性理论,运用能量守恒法对SHPB实验中的端面摩擦效应进行了机理分析,研究表明,材料泊松比、端面摩擦系数、试样长径比、轴向应变是SHPB实验中影响端面摩擦效应的四个因素。  相似文献   

4.
变形模式对多孔金属材料SHPB实验结果的影响   总被引:5,自引:0,他引:5  
利用两种改进后的Hopkinson杆实验分别测得多孔金属材料冲击端和支撑端的应力.实验结果及高速摄影表明,随着撞击速度的增加,试件两端的应力均匀性变差,分别对应着泡沫材料的3种变形模式:准静态模式、过渡模式、冲击模式.实验得出在冲击模式下,冲击端与支撑端的应力与试件的厚度无关,但是与试件的密度有关.在多孔金属的高应变率实验中,变形模式对SHPB实验有很大的影响,轴向惯性(波动)效应会导致试件两端的应力不均匀,此时利用SHPB得出的实验结果将会是应变率效应和惯性效应的耦合,不能真实反映材料的动态力学性能(应变率效应).  相似文献   

5.
SHPB实验试件横截面积不匹配效应的研究   总被引:6,自引:0,他引:6  
利用有限元计算和量纲分析的方法,分析了在硬质材料测试中因试件与杆横截面积失配而出现的二维效应,并提出了平面二维效应和凹面二维效应的概念。分析结果表明,平面二维效应的影响可忽略不计,而凹面二维效应的影响是最主要的。研究结果对试件与杆横截面积失配情况下的SHPB实验有一定的指导意义。  相似文献   

6.
大直径SHPB弥散效应的二维数值分析   总被引:20,自引:2,他引:18  
刘孝敏  胡时胜 《实验力学》2000,15(4):371-376
采用轴对称动态有限元HONDO程序对大直径SHPB装置中压杆横向泊松效应引起的应力波弥散进行二维数值分析,并从以下三个方面讨论波形弥散的影响:(1)SHPB装置中压杆直径和杆长对弥散结果(主要是升时)的影响;(2)压杆中的波形弥散对试件应力-应变曲线的影响;(3)弥散对试件应变率的影响。分析表明,在直径SHPB弥散效应对实验结果的影响很大,必须考虑。  相似文献   

7.
聚合物材料SHPB实验关键问题   总被引:3,自引:0,他引:3  
分离式霍普金森压杆(SHPB)广泛用于测量聚合物材料在高应变率下的动态力学行为.但是由于聚合物材料本身的低强度、低刚度、低阻抗、低波速等特点,使得SHPB动态试验相比其他材料更加复杂.论文较为详细地综述了聚合物材料SHPB实验技术中的应力应变计算、脉冲整形技术、动态应力平衡、摩擦与惯性效应、试件与波导杆的选择、碰撞速度与应变率关系、最大常应变率的确定等关键问题及其进展.理解这些关键问题并且采用目前较好的方法,对于获得聚合物材料有效和准确的高应变率力学特性具有重要意义.  相似文献   

8.
研究材料动态本构特性中的重要作用   总被引:11,自引:0,他引:11  
在材料动态本构关系的研究中,不论是由波传播信息反求材料本构关系,即所谓解第二类反问题,还是利用应力波效应和应变率效应解耦的方法(如SHPB技术),应力波传播实际上都起着关键作用。在一般性讨论的基础上,就SHPB试验技术分析了应力波传播如何影响材料动态本构特性的有效确定。对于应力/应变沿试件长度均匀分布假定以及一维应力波假定,着重进行了分析。  相似文献   

9.
针对Comp.B、PBX-HMX(97%)两种含能材料试样进行了SHPB端面摩擦效应实验,得到了两种材料在不同端面条件下的应力应变曲线.结果表明:端面摩擦效应对实验结果影响很大。通过对回收试样的观察,发现两种材料在不同端面条件下呈现出不同的破坏特征,并对其原因进行了简单分析。  相似文献   

10.
LY12铝小尺寸试样的SHPB实验探讨   总被引:1,自引:1,他引:0  
材料在高应变率下的力学行为是工程中关心的问题.在SHPB实验中通过减小试样尺寸可以提高应变率,但这有可能引入二维效应从而影响实验精度.本文结合数值模拟和系列尺寸LY12铝合金试样的SHPB试验对小尺寸(相对于压杆直径,下同)试样SHPB实验的准确性进行了分析和探讨.结果表明在试样长径比%l/d%≥0.5且端面摩擦效应很小时,小尺寸试样SHPB实验是可行的,并采用小尺寸试样获得了LY12铝104s-1高应变率的实验数据.此外,本文还对小尺寸试样试验中可能存在的偏心压缩问题进行了研究,研究结果偏心压缩带来的弯曲效应通过对称位置上的信号平均可以很好地消除.  相似文献   

11.
To observe the plastic wave propagation, an experimental setup is designed with a SHPB facility and a high speed digital camera. Two types of OFHC copper were selected as specimen materials: in the cold work condition and after total annealing, which represent non strain hardening and strain hardening material respectively. The rise time of incident impulse in the SHPB test is relevant to bar’s radius. A maximum allowable specimen length and a maximum allowable impact velocity (MAIV) of striker are proposed for the SHPB test. The propagation of plastic waves is observed along specimen length at the beginning of specimen’s plastic deformation in SHPB test. However, for both types of material, no plastic wave motion is caught along specimen length for large plastic strain level. Side confinement effect of friction is found to be significant, even with lubricant in the experiment.  相似文献   

12.
基于H.Meng的动摩擦实验结果,建立了一个端面动摩擦模型,以描述端面动摩擦因数随SHPB 塑料试样与钢压杆接触界面间最大径向相对滑动速度的关系。在SHPB实验的数值模拟中,分别考虑了该 端面动摩擦模型和以往被广泛采用的常摩擦因数模型,结果发现,选取不同的端面摩擦模型不影响通过塑料 SHPB实验的数值模拟获得的转折应变率(量级为102s-1),然而当应变率超出转折应变率以上时,不同的端 面摩擦模型会对塑料SHPB实验的数值模拟结果产生显著影响,使用提出的端面动摩擦模型可得到更准确 的塑料SHPB实验的数值模拟结果。  相似文献   

13.
分离式Hopkinson压杆实验技术研究进展   总被引:6,自引:0,他引:6  
分离式Hopkinson压杆(split Hopkinson pressure bar, SHPB)技术是一种广泛应用于研究材料加载应变率在($10^{2}\sim 10^{4}{\rm s}^{- 1}$)范围内力学响应的实验方法. 在详细介绍Hopkinson, Davies和Kolsky的3篇经典论文的基础上, 从基本理论研究、加载波形控制、复合加载方式以及测试系统改进4个方面详细论述SHPB实验技术的研究进展. 通过分析SHPB实验技术在实际应用中存在的问题, 提出SHPB标准化、拓宽应用范围以及广义SHPB技术是SHPB实验技术研究值得深入探索的方向.  相似文献   

14.
Uniaxial compression tests are the most common tests for characterizing the strength of concrete-like materials. The dynamic compression strength of concrete-like material is typically obtained by Split Hopkinson Pressure Bar (SHPB) tests. The increase in material strength under dynamic loading is usually attributed to the strain rate effect and modelled with a dynamic increase factor (DIF). However, it was observed by some researchers that the radial inertial confinement caused apparent increase of dynamic strength of concrete-like specimen in SHPB tests. They attributed the material strength increase to this inertial effect, instead of the strain rate effect. In the present study, numerical analyses are performed to investigate the compressive behaviour of concrete-like material at high strain rates. A homogeneous macroscale model and a heterogeneous mesoscale model are developed in the study. In the macroscale model, the material is assumed to be homogeneous and isotropic. In the mesoscale model, the test sample is modelled as a three-phase composite consisting of aggregate, mortar matrix and interfacial transaction zone (ITZ) between the aggregate and the mortar matrix. The aggregate is assumed to be circular and the ITZ is modelled as a thin boundary around the aggregate. In the both models, the materials are assumed to be insensitive to the strain rate first. Therefore, the obtained strength enhancement is only due to the inertial confinement. Strain rate sensitive material properties are then used in the two models in the calculations. Numerical simulations of the concrete samples under compression at different strain rates are carried out. The relative contribution of the inertial effect and the strain rate effect on the compressive strength DIF is examined based on the numerical results. The failure process of concrete specimen is also studied.  相似文献   

15.
介绍了使用PVDF(polyvinylidene fluoride,聚偏二氟乙烯)应力计的应力直接测量技术。在SHPB装置上进行自制PVDF应力计动态压电系数的标定实验,分析了应力集中、横向泊松效应、摩擦效应对PVDF应力计信号及动态压电系数的影响。用PVDF应力计进行了混凝土的冲击压缩实验。利用混凝土前后端面PVDF应力计信号分析了实验过程中混凝土试样的应力均匀性。与应变计直测应变技术相结合得到了混凝土的动态应力-应变关系。  相似文献   

16.
A Semi-Circular Bend Technique for Determining Dynamic Fracture Toughness   总被引:6,自引:0,他引:6  
We propose and validate a fracture testing method using a notched core-based semi-circular bend (SCB) specimen loaded dynamically with a modified split Hopkinson pressure bar (SHPB) apparatus. An isotropic fine-grained granitic rock, Laurentian granite (LG) is tested to validate this dynamic SCB method. Strain gauges are mounted near the crack tip of the specimen to detect the fracture onset and a laser gap gauge (LGG) is employed to monitor the crack surface opening distance. We demonstrate that with dynamic force balance achieved by pulse shaping, the peak of the far-field load synchronizes with the specimen fracture time. Furthermore, the evolution of dynamic stress intensity factor (SIF) obtained from the dynamic finite element analysis agrees with that from quasi-static analysis. These results prove that with dynamic force balance in SHPB, the inertial effect is minimized even for samples with complex geometries like notched SCB disc. The dynamic force balance thus enables the regression of dynamic fracture toughness using quasi-static analysis. This dynamic SCB method provides an easy and cost-effective way to measure dynamic fracture toughness of rocks and other brittle materials.  相似文献   

17.
岩石试件端面摩擦效应数值模拟研究   总被引:1,自引:0,他引:1  
刘继国  曾亚武 《力学学报》2005,13(2):247-251
试件端面摩擦效应直接影响试件内的塑性等效应变、侧向位移的分布和单元应力应变曲线。本文运用ANSYS中的接触单元模拟了平面应变状态下端面摩擦效应对塑性等效应变、侧向位移和单元应力应变曲线的影响,得到了不同摩擦系数时塑性等效应变及侧向位移的渐进变化形式。当接触面摩擦较小时,塑性等效应变图案为上下两个X形网络,侧向位移上下分布均匀;当接触面摩擦增大时,塑性等效应变网络向中部靠拢并且明显增大,侧向位移上下分布不均匀,中部较上下端面位移大;当试件端面侧向位移被限制,即摩擦力很大时,塑性等效应变网络变为一个X形局部化带,侧向位移分布更加不均匀,中部明显隆起。  相似文献   

18.
SHPB 实验数据处理的解耦方法   总被引:12,自引:3,他引:9  
宋博  宋力 《爆炸与冲击》1998,18(2):167-171
分析了SHPB试验中导致试件早期应力不均匀性的主要因素,指出试件中应力波的波速是与试件材料的应力应变曲线耦合在一起的,提出了考虑应力不均匀性的解耦方法,这种解耦方法具有普遍性,可广泛用于SHPB实验数据处理。  相似文献   

19.
对分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar, SHPB) 实验中试件的黏弹性波传播的控制方程组进行Laplace 变换,并结合恰当的初始-边界条件求解,得到变换域的应力、速度、应变等变量的像函数的精确表达式. 采用该方法处理SHPB 实验中涉及黏弹性试件内部应力非均匀性问题,并给出数值反变换解. 作为特例,对于弹性试件分别采用级数展开法和留数定理进行反Laplace 变换,从而给出弹性夹层介质中应力波传播问题的解析解.  相似文献   

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