SHPB试验中试件的轴向应力均匀性 被引量：24

1

作者 毛勇建 李玉龙 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期448-454,共7页

针对SHPB试验中试件的轴向应力均匀性问题,采用一维弹性波理论,推导了具有任意形状前沿的入射波加载下,试件内应力的时空分布计算公式。以脉冲前沿的上升时间为参数,将矩形、梯形和坡形3种典型的输入脉冲统一表示为梯形波的形式,计算了... 针对SHPB试验中试件的轴向应力均匀性问题,采用一维弹性波理论,推导了具有任意形状前沿的入射波加载下,试件内应力的时空分布计算公式。以脉冲前沿的上升时间为参数,将矩形、梯形和坡形3种典型的输入脉冲统一表示为梯形波的形式,计算了不同入射波上升时间和不同试件-压杆波阻抗比情况下试件中的应力传播过程,得到了相应的应力均匀度时程曲线以及应力平衡时间。分析了入射波上升时间和试件-压杆波阻抗比对应力平衡时间的影响,得到了一些有意义的认识,为SHPB试验的设计与分析提供了一定的理论依据。 展开更多

关键词 固体力学 应力均匀性 一维应力波理论 shpb

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SHPB加载下含不同倾角裂隙的类岩石试样力学特性 被引量：9

2

作者 王卫华 李坤 +2 位作者 王小金 姜海涛 严哲 《科技导报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第18期246-250,共5页

为研究裂隙倾角对类岩石试样的强度与变形特性、裂纹扩展规律及破坏过程的变化趋势的影响,对含有不同倾角的预制裂隙类岩石试样进行霍普金森杆(SHPB)加载试验。研究发现,SHPB加载作用下类岩石试样的应变阶段分段不明显,基本不存在应变... 为研究裂隙倾角对类岩石试样的强度与变形特性、裂纹扩展规律及破坏过程的变化趋势的影响,对含有不同倾角的预制裂隙类岩石试样进行霍普金森杆(SHPB)加载试验。研究发现,SHPB加载作用下类岩石试样的应变阶段分段不明显,基本不存在应变软化阶段以及残余强度段。SHPB加载作用下,类岩石试样的峰值强度的变化趋势与静载荷作用下基本相同。随着预制裂隙倾角变化呈先变大后减小的V字形变化。在裂隙倾角为45°时,试样的峰值强度最小,0°和90°试样的峰值强度与完整试样极其接近。且SHPB加载作用下的类岩石试样的强度增加比较缓慢,峰值强度基本都小于相同条件下静载荷的峰值强度。随着预制裂隙倾角的增大,起裂角逐渐减小。当预制裂隙倾角较小时(0°,15°),起裂角接近90°。与静载荷作用下的变化趋势是一致的。SHPB加载过程与静载荷不同,类岩石试样从开始加载至完全破坏总时间为约为2 s,速度极快。 展开更多

关键词 裂隙倾角 类岩石试样 霍普金森杆 力学特性 破坏过程

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基于SHPB的复合岩样动态压缩破坏能量耗散分析 被引量：24

3

作者 温森 赵现伟 +1 位作者 常玉林 李斌 《应用基础与工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第2期483-492,共10页

应用直径50mm的分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置在不同应变率下对不同倾角(0°、30°、60°、90°)的复合岩样(50mm×50mm的圆柱试样)进行动态压缩试验.通过超动态应变仪监测入射杆、透射杆的应变信号,分析应变... 应用直径50mm的分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置在不同应变率下对不同倾角(0°、30°、60°、90°)的复合岩样(50mm×50mm的圆柱试样)进行动态压缩试验.通过超动态应变仪监测入射杆、透射杆的应变信号,分析应变率、岩层倾角对复合岩样动态破坏过程中能量耗散的影响.研究结果表明:复合岩样的入射能、吸收能均随应变率的增大而增大;岩层倾角为0°、30°、90°时试样的能量吸收率随应变率的增大呈现出先增大后减小的趋势,倾角60°时能量吸收率则随应变率的增大呈现单调递减趋势;当应变率相近时,随着岩层倾角的增大,试样的能量吸收率呈现出先减小后增大的变化趋势,且在倾角60°时能量吸收率最小;试样在倾角60°时破碎程度远小于其他角度. 展开更多

关键词 shpb 复合岩样 岩层倾角 能量耗散 应变率 能量吸收率

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SHPB帽形试样尺寸效应研究 被引量：1

4

作者 肖大武 马策 何立峰 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第1期64-68,共5页

利用ANSYS/LS-DYNA软件开展不同尺寸帽形试样的SHPB数值模拟,研究帽形试样的尺寸效应。结果表明,当帽形试样剪切变形区域宽度大于0.2 mm时,根据经典公式处理得到的应力值将随t的增大而显著增大,严重偏离理论值,当t=1.0mm时,计算得到的... 利用ANSYS/LS-DYNA软件开展不同尺寸帽形试样的SHPB数值模拟,研究帽形试样的尺寸效应。结果表明,当帽形试样剪切变形区域宽度大于0.2 mm时,根据经典公式处理得到的应力值将随t的增大而显著增大,严重偏离理论值,当t=1.0mm时,计算得到的应力值甚至接近理论值的2倍。采用分体模型进行的进一步计算表明,数据处理结果中应力偏差主要来源于帽形试样中环状部位的膨胀变形。提出改进的数据处理方法,并采用圆柱样与几种不同尺寸帽形试样开展了验证实验,结果与计算结果基本一致。 展开更多

关键词 固体力学 尺寸效应 ANSYS/LS-DYNA软件 帽形试样 shpb

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岩石材料SHPB实验试件尺寸确定的研究 被引量：11

5

作者 梁书锋 吴帅峰 +2 位作者 李胜林 刘殿书 武若愚 《工程爆破》 2015年第5期1-5,共5页

目前岩石材料在进行分离式霍普金森压杆(SHPB)实验时,对于试件尺寸确定的描述较为模糊,因此从应力波在SHPB系统中的传播过程入手,通过应力均匀化物理过程的分析,求解出试件内应力状态,结合应力均匀的条件,解析出影响应力均匀化的参量:... 目前岩石材料在进行分离式霍普金森压杆(SHPB)实验时,对于试件尺寸确定的描述较为模糊,因此从应力波在SHPB系统中的传播过程入手,通过应力均匀化物理过程的分析,求解出试件内应力状态,结合应力均匀的条件,解析出影响应力均匀化的参量:试件与杆间应力波的反射系数,并给出不同反射系数下达到应力均匀所需的最小传播次数。通过控制应力均匀化时间确定了试件极限长度的计算公式,并得出脆性岩石材料的合理长径比为0.8。根据以上结论,计算出7种岩石材料在SHPB实验下的尺寸,为相关研究提供参考。 展开更多

关键词 shpb 应力波传播 长径比 试件尺寸

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921A钢纯剪切帽状试件在SHPB实验中的动态变形 被引量：7

6

作者 李继承 陈小伟 陈刚 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期239-246,共8页

应用ANSYS/LS-DYNA软件,开展了一系列基于921A钢纯剪切帽状试件的SHPB数值模拟。结合SHPB系统应力波理论,研究不同加载速率v0(或应力脉冲σI(t))下,特别是高应变率(约106s-1)下的压杆轴向应变波形以及相应的试件动态变形特性,并对高速... 应用ANSYS/LS-DYNA软件,开展了一系列基于921A钢纯剪切帽状试件的SHPB数值模拟。结合SHPB系统应力波理论,研究不同加载速率v0(或应力脉冲σI(t))下,特别是高应变率(约106s-1)下的压杆轴向应变波形以及相应的试件动态变形特性,并对高速撞击下压杆中应变波形的适用性作了相关讨论。 展开更多

关键词 爆炸力学 动态变形 shpb 921A钢 纯剪切帽状试件

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采用CCCD-SHPB试验系统确定岩石的动态断裂韧度

7

作者 罗裕繁 宫能平 高远 《淮南师范学院学报》 2012年第3期21-23,共3页

鉴于目前岩石动态断裂韧度在研究方法上没有统一的标准,有必要对其进行研究。使用花岗岩制作中心裂纹圆盘试件,预制裂纹的宽度控制在1mm左右,在SHPB试验系统下进行动态冲击,得出试件两端的平均载荷带入到推广的中心裂纹圆盘试件应力强... 鉴于目前岩石动态断裂韧度在研究方法上没有统一的标准,有必要对其进行研究。使用花岗岩制作中心裂纹圆盘试件,预制裂纹的宽度控制在1mm左右,在SHPB试验系统下进行动态冲击,得出试件两端的平均载荷带入到推广的中心裂纹圆盘试件应力强度因子计算公式算出动态断裂韧度。 展开更多

关键词 花岗岩 中心裂纹圆盘试件 动态断裂韧度 霍普金森杆

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弹性SHPB试件内部纵向应力波传播及所产生的横向约束应力 被引量：2

8

作者 杨洪升 郑宇轩 +1 位作者 周风华 李玉龙 《固体力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期815-830,共16页

采用考虑横向惯性效应的Rayleigh-Love杆理论分析了一个弹性试件在分离式霍普金森压杆(SHPB)加载过程中的内部弹性波传播过程,运用Laplace变换和反变换方法,得到了试件内部各点的变形、速度、应变和应力解析解.通过数值计算,得到梯形入... 采用考虑横向惯性效应的Rayleigh-Love杆理论分析了一个弹性试件在分离式霍普金森压杆(SHPB)加载过程中的内部弹性波传播过程,运用Laplace变换和反变换方法,得到了试件内部各点的变形、速度、应变和应力解析解.通过数值计算,得到梯形入射波加载情况下,纵向应力在试件内部的连续变化过程,以及波传播所伴随的横向附加应力.计算表明:在试件/入射杆界面附近,初次加载所产生的横向附加应力最大,可达入射波平台的12%;在大部分试件区域,纵向应力波传播将造成入射波平台4%~6%的横向附加应力;材料的泊松比越大,或者杆/试件声阻抗比越小,所伴随的横向附加应力越大;梯形波的上升时间和试件长径比对横向附加应力影响不大. 展开更多

关键词 shpb 横向惯性 Rayleigh-Love杆理论 附加横向应力 试件破碎

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加锚岩体冲击动力特征试验研究 被引量：1

9

作者 王晓卿 《矿业科学学报》 北大核心 2025年第3期458-466,共9页

为研究加锚岩体的冲击动力特征,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)试验系统对加锚试件和无锚试件进行不同冲击气压的动力试验,对比分析试件的应力波传播特征、应力应变关系、能量演化以及破坏形态,验证锚杆对动载作用岩体的加固效果,揭示锚... 为研究加锚岩体的冲击动力特征,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)试验系统对加锚试件和无锚试件进行不同冲击气压的动力试验,对比分析试件的应力波传播特征、应力应变关系、能量演化以及破坏形态,验证锚杆对动载作用岩体的加固效果,揭示锚杆加固机制。结果表明:(1)相同冲击气压条件下,加锚试件的透射波幅值与透射能均大于无锚试件,耗散能始终低于无锚试件;随着冲击气压的增大,2类试件的耗散能逐渐增大,但耗散能差异逐渐减小。(2)加锚试件和无锚试件动态峰值应力与峰值应变均随冲击气压的增大而增大,表现出明显的应变率效应。(3)锚杆预紧在试件内部产生压应力场,形成环绕锚杆的锥形加固核,导致在相同冲击气压条件下加锚试件的破碎程度显著小于无锚试件。 展开更多

关键词 加锚试件 shpb试验系统 冲击动力特征 锚固效应

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动态荷载下纤维对胶结充填体的损伤破坏特性

10

作者 吴豫烈 付玉华 +2 位作者 张龙 管华栋 徐望根 《有色金属科学与工程》 北大核心 2025年第5期768-778,共11页

为探究动态荷载下聚丙烯纤维(PF)对胶结充填体损伤破坏特性的影响,通过制备不同灰砂质量比和纤维含量的胶结充填体试件(PFCPB),利用分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置和扫描电镜(SEM),分析了充填体试件在单次和循环冲击下的动态抗压强度... 为探究动态荷载下聚丙烯纤维(PF)对胶结充填体损伤破坏特性的影响,通过制备不同灰砂质量比和纤维含量的胶结充填体试件(PFCPB),利用分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置和扫描电镜(SEM),分析了充填体试件在单次和循环冲击下的动态抗压强度,应力-应变曲线特征和充填体试件的宏观破坏形态及微观结构。研究发现充填体的动态抗压强度与平均应变率呈现正相关关系,掺入聚丙烯纤维可以有效地提高充填体的动态抗压强度,随着聚丙烯纤维含量的增加,充填体动态抗压强度呈现先增大后减小的趋势,较优掺量为0.6%,动态抗压强度提高了25%。结果表明,PF的加入显著提高了充填体的动态抗压强度和延性,且在循环冲击下,含PF充填体的抗冲击能力更强。在单次冲击和循环冲击实验中,随着PF含量增加,充填体的动态应力-应变曲线出现“多波峰”现象,峰值应力逐渐降低,峰后破坏阶段应力-应变曲线变得更平缓;单次冲击荷载下,充填体的破坏形态主要先表现为剪切破坏后再发生拉伸破坏,同一近似平均应变率下,裂纹扩展宽度随着纤维含量的增加先减小再增加,0.6PFCPB试件裂纹宽度最小;微观分析揭示了PF表面附着的水化产物C-S-H凝胶增强了PF与充填体基质的黏结力,有助于延缓微裂纹和微裂隙的扩展,提升充填体的力学性能。 展开更多

关键词 分离式霍普金森压杆 聚丙烯纤维 动态抗压强度 充填体延性 试件

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高应变率下纯水冰和杂质冰的动态力学行为 被引量：7

11

作者 李尚昆 冯晓伟 +4 位作者 谢若泽 张方举 胡文军 徐伟芳 黄西成 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期73-80,共8页

通过采用大热惯性试件快速加载技术和波形整形技术,对3种冰材料在-18℃下的动态压缩性能进行测试,实验中试件达到了应力均衡和近似恒应变率加载等条件。通过实验波形对比分析,解释了反射波和透射波中的“双峰现象”。在700~2 700 s^-1... 通过采用大热惯性试件快速加载技术和波形整形技术,对3种冰材料在-18℃下的动态压缩性能进行测试,实验中试件达到了应力均衡和近似恒应变率加载等条件。通过实验波形对比分析,解释了反射波和透射波中的“双峰现象”。在700~2 700 s^-1的应变率范围内,纯冰试件的压缩强度为14.5~49.3 MPa,相比于准静态结果表现出明显的动态增强效应。含有杂质的冰试件总体峰值应力相比于纯水冰试件有较大提升,而峰值应力对应的平均应变在减小,这表明添加了杂质的冰试件动态模量增大,冰材料变得更硬,其抵抗变形的能力更强。b型试件所表现出的强度(41.3~51.6 MPa)较a、c型试件均有提高并且分散性较小,说明该试件中杂质与冰晶体之间的结合力较强,抑制了微裂纹的萌生、扩展、成核等过程。 展开更多

关键词 shpb 冰试件 动态压缩性能 波形整形技术

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921A钢纯剪切帽状试件绝热剪切变形的数值模拟 被引量：9

12

作者 李继承 陈小伟 陈刚 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期361-369,共9页

结合相关实验,通过一系列基于921A钢纯剪切帽状试件的SHPB数值模拟,研究试件的绝热剪切行为,分析试件内绝热剪切带(ASB)的产生、发展以及相应的试件温度场分布。研究发现:ASB是通过剪切区两端高温高应变的不稳定区域的扩展而形成;ASB的... 结合相关实验,通过一系列基于921A钢纯剪切帽状试件的SHPB数值模拟,研究试件的绝热剪切行为,分析试件内绝热剪切带(ASB)的产生、发展以及相应的试件温度场分布。研究发现:ASB是通过剪切区两端高温高应变的不稳定区域的扩展而形成;ASB的扩展速率与加载速率相关;在本文加载速率范围内,ASB带宽无明显变化,均为约70μm,基本与所设计的试件剪切区宽度一致;且对应所有加载速率,ASB均为形变带。 展开更多

关键词 固体力学 绝热剪切 有限元 纯剪切帽状试件 shpb 921A钢

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加载速率对岩石动态断裂韧度影响的实验研究 被引量：26

13

作者 李战鲁 王启智 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第12期2116-2120,共5页

为了获得岩石在高加载速率作用下的动态断裂韧度值并分析加载速率的影响,由分离式霍普金森压杆入射杆杆端附加劈尖及其基座对边切槽圆盘试样施加动态劈裂载荷。把应变片粘贴在裂纹尖端附近获得裂纹扩展时间;将劈裂载荷时间历程及裂纹扩... 为了获得岩石在高加载速率作用下的动态断裂韧度值并分析加载速率的影响,由分离式霍普金森压杆入射杆杆端附加劈尖及其基座对边切槽圆盘试样施加动态劈裂载荷。把应变片粘贴在裂纹尖端附近获得裂纹扩展时间;将劈裂载荷时间历程及裂纹扩展时间输入有限元计算模型,获得试样的起裂动态断裂韧度值。结果表明,在加载速率18.85×104MPa.m1/2s-1以下,大理岩的动态断裂韧度值随着加载速率的增大而上升,但上升趋势逐渐减弱。断裂韧度数值在高加载速率下呈现出明显的离散性。 展开更多

关键词 岩石加载速率 动态断裂韧度 边切槽圆盘试样 霍普金森压杆 有限元

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用短棒试件测试无烟煤的动态断裂韧度 被引量：4

14

作者 单仁亮 高文蛟 +1 位作者 程先锋 刘天宇 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期455-461,共7页

介绍了设计的新型圆台式压头及配套的衬片加载部件,推导了采用新的加载部件进行冲击断裂实验时的断裂韧度计算公式。采用SHPB实验装置,用新加载部件对带有V形切口的无烟煤短棒试件的裂纹尖端施加拉伸载荷,测定了无烟煤的动态断裂韧度。... 介绍了设计的新型圆台式压头及配套的衬片加载部件,推导了采用新的加载部件进行冲击断裂实验时的断裂韧度计算公式。采用SHPB实验装置,用新加载部件对带有V形切口的无烟煤短棒试件的裂纹尖端施加拉伸载荷,测定了无烟煤的动态断裂韧度。结合准静态实验数据得到了无烟煤断裂韧度随加载率lg.F的总体变化规律:当lg.F<6时,无烟煤的断裂韧度缓慢上升,但当lg.F>6以后,无烟煤的断裂韧度随加载率的增加快速增大。实验表明:圆台式加载比刀刃式加载更具优越性和适应性,是测试岩石类材料短棒试件动态断裂韧度较好的方法。 展开更多

关键词 固体力学 动态断裂韧度 圆台式加载 无烟煤 短棒试件 shpb实验

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真三轴动静组合加载饱水煤样能量耗散特征 被引量：16

15

作者 宋常胜 王文 +5 位作者 刘凯 袁瑞甫 张世威 李东印 李化敏 康迎春 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期2011-2026,共16页

煤矿冲击地压发生与煤岩的物理力学性质、所受静载荷与动载荷的结构失稳等因素有关。煤岩体失稳过程伴随着能量的吸收、储存、转换和释放,现场煤岩体破坏是受多种环境影响下的复杂过程,较难完成定量描述煤岩体释放吸收能量的大小,真三... 煤矿冲击地压发生与煤岩的物理力学性质、所受静载荷与动载荷的结构失稳等因素有关。煤岩体失稳过程伴随着能量的吸收、储存、转换和释放,现场煤岩体破坏是受多种环境影响下的复杂过程,较难完成定量描述煤岩体释放吸收能量的大小,真三轴动静组合加载条件煤岩变形破坏的机理和能量耗散特征值得深入研究。采用真三轴动静载霍普金森冲击加载系统对自然与饱水2种状态煤样进行不同动静组合加载试验,通过试验分析2种状态煤样真三轴动静组合加载变形破坏过程中各能量变化规律及占比特征。试验结果表明:通过饱水处理能够降低煤样对弹性能量的储存能力,饱水煤样的能量反射率比自然煤样高17.25%~37.04%,在相同Y轴静载作用下自然煤样的能量吸收率比饱水煤样高17.13%~55.95%;揭示了自由水在煤样裂隙中抑制能量的透射率,使入射能以反射能的方式进行无用耗散,减小煤样的能量吸收率;自然煤样的能耗密度大于饱水煤样,在冲击加载X方向煤样能耗密度与峰值动态应力呈正相关,在Y,Z轴方向呈负相关。证实了水在三维动静组合加载作用下对煤样吸能破坏的诱导作用,冲击能量在煤样中被煤样和水吸收,煤样吸收能量用于诱导形成新的裂隙,形成煤样宏观破坏,水吸收能量用于新旧裂隙的相互贯通,形成煤样内部微观结构破坏。 展开更多

关键词 能量耗散 饱水煤样 真三轴shpb 煤矿冲击地压 破坏特征

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一种陶瓷脆性材料动态本构参数的计算反求方法 被引量：4

16

作者 伍乾坤 韩旭 胡德安 《固体力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第3期280-285,共6页

提出了一种利用反射波和透射波响应反求陶瓷脆性材料动态材料本构参数的方法.通过数值模拟分析哑铃形试件在加载和测试中能有效地消除动态应力波的应力集中,从而得到有效的动态压缩强度,因此该文利用哑铃形得到的可靠反射波和透射波响... 提出了一种利用反射波和透射波响应反求陶瓷脆性材料动态材料本构参数的方法.通过数值模拟分析哑铃形试件在加载和测试中能有效地消除动态应力波的应力集中,从而得到有效的动态压缩强度,因此该文利用哑铃形得到的可靠反射波和透射波响应做反求输入信息.应用遗传算法,根据反射波和透射波响应反求材料本构参数,避免了应力波效应和应变率效应解耦的问题,不必分离结构响应和材料响应,从而快速地获取参数. 展开更多

关键词 反求 脆性材料 哑铃形试件 遗传算法 shpb

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316L三点弯曲试样动静态断裂韧性对比实验研究 被引量：4

17

作者 曲嘉 庞跃钊 孙晓庆 《中国测试》 CAS 北大核心 2016年第11期13-16,共4页

为研究316L型不锈钢的动静态断裂韧性,该文使用Instron-4505万能材料试验机对含有预制裂纹的316L型不锈钢试样进行准静态三点弯曲实验,测得其准静态断裂韧性应力强度因子K_I=53.34 MPam,同时基于霍普金森压杆(SHPB)技术对该材料三点弯... 为研究316L型不锈钢的动静态断裂韧性,该文使用Instron-4505万能材料试验机对含有预制裂纹的316L型不锈钢试样进行准静态三点弯曲实验,测得其准静态断裂韧性应力强度因子K_I=53.34 MPam,同时基于霍普金森压杆(SHPB)技术对该材料三点弯曲试样进行动态断裂韧性的实验研究,测得其在3种不同加载率下的动态断裂韧性应力强度因子。结果表明:316L型不锈钢是率敏感材料,随着加载率的增加,该材料的动态断裂韧性呈下降趋势,且其断裂力学性能优良,可在工程实际中广泛应用。 展开更多

关键词 断裂韧性 三点弯曲试样 霍普金森压杆 316L型不锈钢

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一种用于材料高应变率剪切性能测试的新型加载技术 被引量：11

18

作者 许泽建 丁晓燕 +1 位作者 张炜琪 黄风雷 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第3期654-659,共6页

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... 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. 展开更多

关键词 双剪切试样 分离式霍普金森压杆 动态剪切 高应变率 冲击加载

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动载确定方法对岩石动态断裂韧度测试的影响 被引量：6

19

作者 张盛 李新文 杨向浩 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第9期2721-2726,共6页

为了考察不同方法确定的动态载荷对测试岩石动态断裂韧度的影响,在SHPB压杆系统上动态冲击直径80 mm的大理岩圆孔裂缝平台巴西圆盘,获得了弹性压杆上的应力波形,间接计算得到3种不同的作用在圆盘端部的动态载荷。将载荷输入ANSYS动态有... 为了考察不同方法确定的动态载荷对测试岩石动态断裂韧度的影响,在SHPB压杆系统上动态冲击直径80 mm的大理岩圆孔裂缝平台巴西圆盘,获得了弹性压杆上的应力波形,间接计算得到3种不同的作用在圆盘端部的动态载荷。将载荷输入ANSYS动态有限元模型中,求得了相应的动态应力强度因子,并根据试验-数值分析方法确定了岩石的动态断裂韧度测试值。结果表明,在加载速率约为4.0×104MPa·m1/2/s的条件下,采用三波法确定的大理岩的平均动态断裂韧度为3.92 MPa·m1/2,采用一波法比三波法计算的结果偏低11.22%,采用二波法比三波法计算的结果偏高20.15%,3种方法得到的结果差异较大。应力波在传播过程中,通过圆盘表面和预制裂缝面发生散射,部分能量不断发生释放是造成圆盘试件两端加载载荷不相等的主要原因。三波法是3种方法中比较理想的动态载荷确定方法,但需要考察试件的动态应力平衡性。 展开更多

关键词 动态载荷 岩石动态断裂韧度 圆盘试件 分离式霍普金森压杆 三波法

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三维动静载荷作用下组合煤岩样动态力学特性及本构关系 被引量：2

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作者 翟新献 赵晓凡 +4 位作者 钱红亮 刘勤裕 任柱安 郭钊洋 肖同强 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第5期1011-1024,共14页

为研究冲击倾向性煤层巷道底板煤岩体的动态力学特性,利用分离式霍普基森压杆(SHPB)试验系统,采用耿村煤矿综放开采回采巷道的煤样和底板岩样,进行圆柱形组合煤岩样动静载荷冲击压缩试验,研究煤岩组合比、冲击速度和围压对组合煤岩样动... 为研究冲击倾向性煤层巷道底板煤岩体的动态力学特性,利用分离式霍普基森压杆(SHPB)试验系统,采用耿村煤矿综放开采回采巷道的煤样和底板岩样,进行圆柱形组合煤岩样动静载荷冲击压缩试验,研究煤岩组合比、冲击速度和围压对组合煤岩样动态力学性能的影响。试验结果表明:依据动态应力-应变曲线,将煤岩样冲击压缩变形过程划分为4个阶段,在屈服阶段煤岩样变形出现数次应力屈服平台;试件动态抗压强度、屈服强度均与煤岩组合比负相关,煤岩样动态峰值强度、变形模量、极限应变等均与冲击速度呈线性正相关,动态峰值应变、极限应变和残余应变均与围压负相关。基于统计损伤理论,建立三维中应变率组合煤岩样黏弹性时效损伤本构关系。理论曲线与室内试验曲线拟合度较高,可用来表示三轴动静载作用下组合煤岩样动态应力-应变关系。研究结论为冲击地压矿井深部开采时煤岩样变形失稳机理研究提供理论支撑。 展开更多

关键词 组合煤岩样 shpb 煤岩组合比 冲击速度 围压 动态力学性质 本构关系

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