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相似文献
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1.
压剪复合平板冲击加载技术进展及其应用   总被引:1,自引:0,他引:1  
唐志平 《力学进展》2007,37(3):398-408
自20世纪70年代末发明压剪炮以来, 压剪复合冲击加载实验技术和诊断技术 有了长足进展, 应用也日益广泛.由于压剪联合加载波直接反映了材料的动态 剪切特性, 对于认识材料的屈服、损伤演化、失效、相变、界面滑移等动态行 为和机理, 构筑更全面的本构模型能够提供必要的附加信息.本文主要讨论气 炮实验中压剪复合应力波的产生方式, 诊断技术, 以及在压剪复合塑性波和动 高压本构模型、聚合物压剪冲击行为、剪切波跟踪法(SWT)和水泥基复合材料的 损伤和失效、界面动摩擦行为、冲击相变、动态损伤和断裂等方面的研究与应 用进展.  相似文献   

2.
采用Arcan加载装置对航空用芳纶纸蜂窝试件进行一系列面外压剪复合加载实验,以此研究材料各向异性行为。实验结果表明:随着面内方向角增加,芳纶纸蜂窝面内等效剪切模量、等效剪切强度显著减小,实验屈服面显著扩张,材料表现出明显的各向异性。基于实验结果,确定了测试蜂窝面内等效剪切模量、等效剪切强度上下限值及其比值关系,并与理论值进行比较。一个适用于各向异性材料的屈服准则与实验屈服面进行比较,比较结果表明:屈服准则能大致描述蜂窝各向异性屈服行为。  相似文献   

3.
本文提出了一种可用于研究压剪复合加载下,材料动态力学性能的实验装置;该装置主要是基于 Hopkinson 压杆,通过添加一个带倾斜端面的垫块,实现压剪复合加载。本文分析了该实验装置的基本数据处理方法,并利用有限元分析验证了此分析方法的可行性;然后利用该装置对常规金属材料进行了相同冲击速度,不同倾斜角度(分别为 0、30、45 度)下的一系列实验。实验结果表明,该装置能实现压剪复合加载,并且能得到材料的动态屈服面,为研究材料在复杂应力状态下的动态力学性能提供了新的实验方法。  相似文献   

4.
提出一种用于直接测量动载荷下材料强度的新方法,即磁驱动压剪联合加载实验技术。从理论和数值计算上分析了压/剪联合作用下材料的应力偏量与屈服强度关系,计算斜波加载下压/剪联合作用时应力偏量与屈服强度的时空演化特性,给出材料强度数值的计算方法。并基于自行研制的强脉冲电流装置和10 T准静态磁场发生器,利用多点双光源外差位移干涉仪(dual laser heterodyne velocimetry, DLHV),开展磁压剪实验对2种铝样品的动态强度进行测量,得到不同加载压力下铝样品的强度。结果表明:磁驱动压/剪联合加载技术为材料的高压强度直接测量提供了一种新途径,是可靠的实验技术。  相似文献   

5.
为研究聚丙烯在压剪复合加载下的变形行为和屈服规律,设计了一种压剪复合加载的试件(Shear-Compression Specimen,SCS),分析其构型参数对变形行为的影响,并分别对倾斜角度为5°,15°,30°,45°,60°的SCS进行了准静态加载实验,对SCS压缩变形过程中测量区的压缩应力和剪切应力的演化规律进行了分析。结果发现:聚丙烯在压剪复合加载下屈服规律受静水压影响明显,偏离von-Mises屈服准则;而Hu-Pae屈服准则可较好地描述聚丙烯在不同压剪复合加载条件下的屈服规律。此外,对加载速率影响屈服的规律进行研究,发现聚丙烯在压剪复合加载下的屈服行为具有应变率敏感性。  相似文献   

6.
基于Hopkinson压杆的动态压剪复合加载实验研究   总被引:2,自引:0,他引:2  
郑文  徐松林  蔡超  胡时胜 《力学学报》2012,44(1):124-131
提出了一种可用于研究压剪复合加载下, 材料动态力学性能的实 验装置, 该装置基于Hopkinson压杆, 通过添加一个带倾斜端面的垫块, 实现压剪复合加载. 分析了该实验装置的基本数据处理方法, 并利用有限元分析验证了此分析方法的可行性; 然后利用该装置对常规金属材料进行了相同冲击速度, 不同倾斜角度(0$^\circ$, 30$^\circ$, 45$^\circ$)下的一系列实验. 实验结果表明, 该装置能实现压剪复 合加载, 并且能得到材料的动态屈服面, 为研究材料在复杂应力状态下的动态力学 性能提供了新的实验方法.  相似文献   

7.
混凝土材料的层裂特性   总被引:5,自引:1,他引:4  
利用Hopkinson压杆作为实验设备,通过试件后面吸收杆上应变波形研究了混凝土材料的层裂特性。不同强度混凝土在不同加载率下的实验结果表明,混凝土层裂强度与其压缩强度以及加载速率有关,给出了层裂强度和压缩强度以及加载率之间关系的经验公式,并指出不同加载速度下混凝土裂纹扩展方式不同是层裂强度率效应的主要原因。加载压缩波损伤的影响、重复加载实验以及多次层裂的顺序都表明,损伤对混凝土的层裂过程有重要影响。  相似文献   

8.
通过数值模拟, 计算冲击加载下样品经历一维应变加载过程和侧向稀疏过程产生的塑性功, 给出试样内部从冲击加载开始到进入回收桶前全过程的应力随时间变化的历程。结果表明:侧向稀疏过程开始后,样品在径向汇聚波的作用下受循环拉、压载荷作用,拉压循环的振幅在中等冲击压力下达到最大。如果振幅超过了材料的层裂强度,样品中心将发生拉伸破坏不能完整回收。侧向稀疏与一维应变加载产生的塑性功之比随冲击速度的增加而减小。在冲击速度为某临界值时,侧向稀疏产生的塑性功与一维应变加载产生的塑性功相等。在一定的冲击速度下,采用低初始屈服应力的材料可减轻侧向稀疏效应。对理想塑性材料的理论分析表明,侧向稀疏与一维应变加载产生的塑性功之比随冲击速度与屈服强度比值的增大而减小,与数值模拟结果一致。  相似文献   

9.
花岗岩动静态压剪复合加载实验研究   总被引:1,自引:0,他引:1  
岩石为天然含有微裂纹微孔洞等缺陷的复杂介质,其在复杂应力状态,尤其是在压剪应力状态下的性能研究,对工程应用有着十分重要的意义。本文利用双斜面垫块改进现有装置对花岗岩进行了动静态下的压剪复合加载实验,其中静态实验基于MTS材料试验机,动态实验基于分离式Hopkinson压杆(以下简称SHPB),由此得到不同压剪载荷联合作用下花岗岩的静态和动态力学性能。通过改变倾斜端面的角度就能够得到岩石在不同压剪加载路径下的力学性能,由此可以得到岩石的静动态破坏面。结果表明:花岗岩的破坏强度具有明显的加载速率效应。本研究为探讨岩石在复杂应力状态下的力学性能提供了新的方法。  相似文献   

10.
刘振国  金涛  树学峰 《实验力学》2014,29(6):760-768
通过压缩具有一定倾斜角(0°,10°,15°,20°和25°)试件和双剪切模型试件,实现了单轴压缩、压缩-剪切复合应力以及纯剪切三种应力状态,得到PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)在相应应力状态下的应力-应变曲线,同时对不同应力状态下试件的破坏模式进行了分析。结果表明:在不同受力环境中材料的强度和破坏的机理不同;同单轴压缩状态下相比,材料在压缩-剪切复合应力状态下屈服极限、强度极限以及破坏应变均不同程度的增大,呈现明显的"剪切增强"现象。单轴压缩与压缩-剪切应力状态下试件的破坏模式均为在试件短对角面上出现明显的剪切屈服带,由应力分析得出试件剪应力在短对角面上达到最大,引起在此平面上分子链间滑动从而产生应变软化形成剪切屈服带;双剪切试件的破坏模式为与剪切面呈45°的斜面。  相似文献   

11.
We investigate the compressional/shear coupling plastic wave propagation characteristics analytically for ideal elastic–plastic materials in both stress and particle velocity spaces, focusing on the shear wave attenuation near the interface occurring in pressure–shear plate impact experiments. The results show that the shear attenuation is strongly associated with the wave propagation characteristics of the coupling waves. In the stress space, as the shear stress increases, an adjustment of the stress components is observed and the final stress state along the wave path is a combined pure shear- and hydrostatic pressure-state. In the particle velocity space, the wave structures with different loading and maximal transverse particle velocity are obtained. The maximal transverse particle velocity varies with the longitudinal velocity and forms a boundary line. Once the loading transverse velocity exceeds this line, a transverse particle velocity discontinuity occurs at the impact interface. If the bonding strength is sufficiently high, there will be a shear band in the target in the extreme vicinity of the interface.  相似文献   

12.
应用火药炮发射飞片产生低冲击压力的加载方法,采用组合式电磁粒子速度计测量不同加载压力情况下的炸药内部粒子速度,发展了一种用粒子速度与加载压力关系分析炸药反应阈值的新方法,获得了低冲击作用下JOB-9003炸药的反应阈值。研究表明,JOB-9003炸药的化学反应阈值和点火阈值分别为1.33GPa和1.87GPa,炸药的反应阈值与厚度无关。该研究方法为炸药安全性的研究提供了一些新的思路,研究结果可以为炸药安全性评估提供有益的参考。  相似文献   

13.
低冲击加载下JOB-9003炸药的反应阈值   总被引:1,自引:0,他引:1  
发展了一种研究炸药反应阈值的实验方法和分析技术:采用火药炮发射飞片的加载技术产生低冲击加载压力,应用电磁粒子速度计测量JOB-9003炸药后界面与PMMA之间界面粒子速度。通过分析界面粒子速度曲线,得到了低冲击加载下炸药与PMMA之间的界面粒子速度历史,获得了入射压力与未反应和反应后的界面粒子速度之间的up-p关系。JOB-9003炸药在低冲击加载下的化学反应阈值和点火阈值分别为1.42、2.62 GPa。  相似文献   

14.
压剪联合冲击下K9玻璃中的失效波   总被引:1,自引:0,他引:1  
对K9玻璃进行了冲击速度为150~400 m/s,倾斜角为10、15的纵剖试样斜撞击实验。结果表明,在加载剪切横波(S+)和卸载纵波(P-)之间有波速超过了纵波波速的波阵面存在,此波的存在对卸载纵波和卸载横波的幅值有一定的影响。由于失效波的产生与材料的表面性质密切相关,为消除纵剖试样中间界面的影响,模拟VISAR的实验条件,进行了冲击速度为70~300 m/s、倾斜角为10的横剖试样斜撞击实验。可以确定在此冲击范围失效波的波速在0.98~1.4 km/s,产生失效波的临界状态为:压应力0.86~1.01 GPa,对应剪应力0.053~0.071 GPa。表明剪应力的存在极大降低了失效波产生的阈值。在此基础上初步分析了撞击面的动摩擦因数和相对滑移速度。  相似文献   

15.
双磁场IMPS粒子速度测试系统   总被引:10,自引:0,他引:10  
动载下材料横向行为的直接实时测量,对于全面了解材料响应及其机理有重要意义。本文介绍了自行研制的双磁电磁IMPS粒子速度测试系统的工作原理、结构性能及初步实验结果。该装置基于Faraday电磁感应定律,可实时测量多点斜碰撞产生的纵向和横向质点速度波形,从而解决了压剪炮试验中的s波测量问题。  相似文献   

16.
The failure wave has been observed propagating in glass under impact loading since 1991. It is a continuous fracture zone which may be associated with the damage accumulation process during the propagation of shock waves. A progressive fracture model was proposed to describe the failure wave formation and propagation in shocked glass considering its heterogeneous meso-structures. The original and nucleated microcracks will expand along the pores and other defects with concomitant dilation when shock loading is below the Hugoniot Elastic Limit. The governing equation of the failure wave is characterized by inelastic bulk strain with material damage and fracture. And the inelastic bulk strain consists of dilatant strain from nucleation and expansion of microcracks and condensed strain from the collapse of the original pores. Numerical simulation of the free surface velocity was performed and found in good agreement with planar impact experiments on K9 glass at China Academy of Engineering Physics. And the longitudinal, lateral and shear stress histories upon the arrival of the failure wave were predicted, which present the diminished shear strength and lost spall strength in the failed layer.  相似文献   

17.
为了考察钛作为过渡层提高锆/钢复合板结合强度的有效性,同时给出合理的爆炸焊接碰撞参数,对双层锆/钢和三层锆/钛/钢进行了小倾角法爆炸焊接实验研究。借助金相显微技术测量了复合板结合界面的波形参数,采用光滑粒子动力学法模拟得到了不同位置的碰撞速度和碰撞角,并按照国家标准(GB/T 6396-2008)测量了复合板结合界面的爆炸态及退火态的剪切强度。结果表明:钛作为过渡层能够显著提高锆/钢界面的剪切强度;退火消除加工应力后,锆/钢及钛/钢结合面的剪切强度会有所降低;当锆/钛界面的碰撞速度为734~805 m/s,碰撞角为19.8°~20.8°,钛/钢界面的碰撞速度为803~904m/s,碰撞角为19.5°~20.5°时,锆/钛/钢三层复合板的锆/钛和钛/钢界面的剪切强度都能高于140 MPa。  相似文献   

18.
In the present study plate-impact pressureshear experiments have been conducted to study the dynamic shearing resistance of molten metal films at shearing rates of approximately 107 s−1. These molten films are generated by pressure-shear impact of relatively low melt-point metals such as 7075-T6 Al alloy with high hardness and high flow-strength tool-steel plates. By employing high impact speeds and relatively smooth impacting surfaces, normal interfacial pressures ranging from 1–3 GPa and slip speeds of over 100 m/s are generated during the pressure-shear loading. The resulting friction stress (∼100 to 400 MPa) combined with the high slip speeds generate conditions conductive to interfacial temperatures approaching the fully melt temperature regime of the lower melt-point metal (7075-T6 aluminum alloy) comprising the tribo-pair. During pressure-shear loading, laser interferometry is employed to measure normal and transverse motion at the rear surface of the target plate. The normal component of the particle velocity provides the interfacial normal traction while the transverse component provides the shearing resistance of the interface as it passes through melt. In order to extract the critical interfacial parameters, such as the interfacial slip-speed and interfacial temperatures, a Lagrangian finiteelement code is developed. The computational procedure accounts for dynamic effects, heat conduction, contact with friction, and full thermo-mechanical coupling. At temperatures below melt the flyer and target materials are described as an isotropic thermally softening elastic-viscoplastic solid. For material elements with temperatures in excess of the melt point, a purely Newtonian fluid constitutive model is employed. The results of this hybrid experimental-computational study provide insights into the dynamic shearing resistance of molten metal films at high pressures and extremely high shearing rates.  相似文献   

19.
一种用于材料高应变率剪切性能测试的新型加载技术   总被引:4,自引:0,他引:4  
高应变率下的冲击剪切实验技术是材料动态力学行为及其微观机理研究的重要基础.采用分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar)装置一般可以获得材料在10~4s~(-1)以内应变率的动态力学性能.在超过10~4s~(-1)的应变率下对材料进行冲击剪切测试时,通常需要采用高速压剪飞片技术或由气炮发射子弹对试样进行直接加载.本文提出一种可用于传统霍普金森压杆技术的新型双剪切试样,可以在103~10~5s~(-1)剪应变率范围实现对材料剪切性能的精确测量;同时,可以对材料的变形及失效过程进行直接观测.试样与压杆之间避免了复杂的界面或连接装置,通过转接头可以保证试样与压杆直接接触,提高测试精度,同时可以防止因试样的横向位移而导致的非均匀变形.获得了紫铜在1 400~75 000 s~(-1)应变率下的剪应力-剪应变曲线,并采用计算软件"ABAQUS/Explicit"对双剪切试样的动态加载过程进行了数值模拟和结果验证.分析表明,剪切区的主要区域内剪切成分占主导地位,其应力应变场沿厚度及宽度方向基本呈均匀分布.实验得到的剪应力-剪应变曲线与模拟结果吻合较好,说明所提出的基于分离式霍普金森压杆系统的双剪切试样可以为材料的高应变率力学性能测试提供一种方便有效的加载技术.  相似文献   

20.
Shear damage may occur in the process of metal machining such as blanking and cutting, where localized shear deformation is developed. Experimental findings indicate that microscopic shear damage evolution in aluminium alloy 2024T3 (A1 2024T3) is a multi-stage mechanism, including particle cracking, micro-shear banding, matrix microcracking and coalescence of microcracks. This study is an attempt to use a set of equations to describe the multi-stage shear damage evolution in Al 2024T3. The shear damage variables in terms of multi-couple parameters of a power-law hardening material have been defined. An evolution curve of shearing damage has been calculated from experimental data. The values of the shear damage variable at different stages of damage have also been calculated. By making use of the findings, the relation between the microscopic shear damage evolution and the macroscopic shear response of the material has been discussed.  相似文献   

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