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冲击荷载作用下黄土动力特性研究 被引量：3
1
作者 童朝霞 邢大鹏 +2 位作者 郝志宾 许国一 冯锦艳 《中国公路学报》 北大核心 2025年第1期73-82,共10页
为了研究黄土在冲击荷载作用下的动力响应特性,利用可靠的分离式霍普金森压杆(SHPB)试验技术,对含水率分别为13%、16%、19%和22%的黄土试样进行了多组不同应变率的冲击压缩试验,撞击杆的设计速度分别为4、6、8、10 m·s^(-1)。试验... 为了研究黄土在冲击荷载作用下的动力响应特性,利用可靠的分离式霍普金森压杆(SHPB)试验技术,对含水率分别为13%、16%、19%和22%的黄土试样进行了多组不同应变率的冲击压缩试验,撞击杆的设计速度分别为4、6、8、10 m·s^(-1)。试验结果表明:冲击荷载作用下黄土试样的动应力-应变响应过程具有明显的分段性,可划分为弹性变形、塑性流动和破坏3个阶段;应变率和含水率的变化对黄土试样的动力特性影响显著,其中应变率的增加导致黄土试样出现塑性流动阶段延长的现象,含水率的增加则使得黄土试样的动应力-应变发展过程表现出由以塑性流动为主向以脆性破坏为主的转化趋势;黄土试样的屈服强度、破坏强度和破坏应变均随着应变率的增加而增加,随着含水率的增加而减小;黄土试样的压缩波速主要受含水率的影响,含水率越高,波速越大。采用考虑损伤演化的Z-W-T元件组合模型对由试验获得的黄土试样动力响应进行了模拟,结果显示由元件组合模型模拟得到的黄土试样动应力-动应变关系曲线与由分离式霍普金森压杆试验得到的动应力-应变曲线具有很好的一致性;在此基础上,对元件组合模型参数进行了深入分析,发现黄土试样对高应变率的响应比对低应变率的响应更为敏感。 展开更多
关键词 路基工程 动力特性 分离式霍普金森压杆 黄土 含水率 元件组合模型 高应变率
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卵石和碎石混凝土的冲击动态力学性能分析 被引量：1
2
作者 王高辉 彭涛 +1 位作者 卢文波 任心语 《武汉大学学报(工学版)》 北大核心 2025年第1期11-19,共9页
作为混凝土这种三相材料的重要组成部分,粗骨料对混凝土的基本特性以及破坏机理有重要影响。为研究骨料种类(卵石、碎石)对混凝土动态力学性能的影响,采用?100 mm分离式霍普金森杆对卵石和碎石混凝土试件进行了3种气压下的动态压缩试验... 作为混凝土这种三相材料的重要组成部分,粗骨料对混凝土的基本特性以及破坏机理有重要影响。为研究骨料种类(卵石、碎石)对混凝土动态力学性能的影响,采用?100 mm分离式霍普金森杆对卵石和碎石混凝土试件进行了3种气压下的动态压缩试验。对比了2种混凝土试件的破坏形态,从波形特征、破坏模式、动态强度增大因子、耗散能等方面分析了粗骨料对混凝土动态力学性能的影响,解释了骨料种类影响混凝土动态力学性能的机理。试验结果表明:波形与试件破坏形态紧密相关,反射波在一定程度上可以反映试件完整程度;2种混凝土试件均有明显的应变率效应,应变率较低时,碎石混凝土应变率敏感性更强,应变率较高时,卵石混凝土应变率敏感性更强。 展开更多
关键词 卵石混凝土 碎石混凝土 冲击动态力学性能 分离式霍普金森杆 冲击耗散能
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循环荷载作用下石灰岩动态力学响应特征与损伤演化机制 被引量：1
3
作者 雷小磊 汪海波 +2 位作者 段继超 王梦想 吕闹 《振动与冲击》 北大核心 2025年第10期30-40,57,共12页
为了探究循环荷载作用下石灰岩力学性能以及损伤演化机理,开展了一系列室内试验、理论分析和数值模拟。首先,对石灰岩实施了分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)单次与等幅循环冲击试验,并结合Weibull损伤理论构建... 为了探究循环荷载作用下石灰岩力学性能以及损伤演化机理,开展了一系列室内试验、理论分析和数值模拟。首先,对石灰岩实施了分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)单次与等幅循环冲击试验,并结合Weibull损伤理论构建动载损伤演化模型,并利用ANSYS/LSDYNA软件对石灰岩开展循环爆破数值模拟。结果显示,单次冲击作用下,冲击气压升高导致石灰岩峰值应力增大、屈服应变增加;循环冲击作用下,随着冲击气压从0.15 MPa升至0.30 MPa,试件破裂所需冲击次数逐渐减少,由13次减至3次;随着冲击次数增加,试件屈服应变增大,弹性模量、峰值应力降低,累积损伤近1时发生破坏;爆破次数增加,模型炮孔周边的粉碎区域扩大,主裂纹持续扩展,损伤不断累积。本研究定义的损伤变量实现了对循环冲击荷载作用下累积损伤演化全过程完整统一的描述,建立的爆破荷载作用下岩石损伤表达式有效揭示了单次爆破过程中岩石损伤分布特性,符合工程爆破理论体系,能够为工程爆破作业提供重要参考。 展开更多
关键词 分离式霍普金森压杆(SHPB)试验 循环冲击 数值模拟 循环爆破 累积损伤
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不同冲击荷载作用下风积砂混凝土动力学特性及能量耗散规律研究 被引量：2
4
作者 张慧梅 王丹 陈世官 《哈尔滨工程大学学报》 北大核心 2025年第2期210-218,共9页
为探讨风积砂混凝土单次及循环冲击荷载作用下动力学特性及能量耗散规律,本文通过分离式霍普金森压杆装置,对风积砂混凝土试件进行动力学试验,探究单次、循环冲击作用下的宏观破坏模式、动力学特性和能量耗散特征。结果表明:单次冲击作... 为探讨风积砂混凝土单次及循环冲击荷载作用下动力学特性及能量耗散规律,本文通过分离式霍普金森压杆装置,对风积砂混凝土试件进行动力学试验,探究单次、循环冲击作用下的宏观破坏模式、动力学特性和能量耗散特征。结果表明:单次冲击作用下,随着冲击气压的增大,试件破碎程度越高,块度粒径越小,峰值应力及峰值应变均增大,并表现出明显的应变率相关性,试件强度增大,单位体积吸收能增大,能量吸收率则减小。循环冲击作用下,试件发生破坏所需的冲击次数随冲击气压的增大而减小,恒定气压下,随着冲击次数增加,试件破碎块度由大粒径向中、小粒径过渡,峰值应力正相关,峰值应变负相关,单位体积吸收能及能量吸收率呈总体下降趋势。风积砂影响混凝土抗冲击性能,原因在于其减少孔隙体积及分布,达到消耗冲击能量,减小结构冲击响应的作用。同时,改变了颗粒级配及混凝土密实度,改善了界面过渡区结构,最终达到增强混凝土抗冲击性能的作用。 展开更多
关键词 风积砂混凝土 分离式霍普金森压杆 循环冲击 破坏模式 应变率 动态增长因子 动力学特性 能量耗散
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不同负温条件下模拟月壤动力学特性与能量耗散研究 被引量：1
5
作者 马芹永 张波波 +2 位作者 简伟强 杨金辉 凌创宇 《振动与冲击》 北大核心 2025年第13期32-43,共12页
研究月球极区含冰月壤的动力学特性和能量耗散规律对探月工程四期任务中探测器的着陆冲击特性、极区含冰月壤的冲击钻进采样具有重要的参考意义。以玄武质模拟月壤制备的含冰月壤样本为研究对象,利用直径50 mm的分离式Hopkinson压杆测... 研究月球极区含冰月壤的动力学特性和能量耗散规律对探月工程四期任务中探测器的着陆冲击特性、极区含冰月壤的冲击钻进采样具有重要的参考意义。以玄武质模拟月壤制备的含冰月壤样本为研究对象,利用直径50 mm的分离式Hopkinson压杆测试装置,研究了不同负温、不同含水率在不同冲击荷载作用下模拟含冰月壤样本的动力学特性、动态破坏形态特征和能量耗散规律。结果表明:①当温度降低至-25℃、-45℃和-65℃,动应力-应变曲线初始增长时无压密阶段,负温对模拟月壤样本的变形特性有着显著影响;峰值动应力随温度的降低和冲击气压的增加而增大,表现出明显的温度效应和应变率效应;温度的降低使得冲击荷载所诱发的瞬态温升效应减弱;动态强度增长系数ηd和平均应变率保持着正相关关系,含水率对模拟含冰月壤ηd的影响较大。②在相同冲击荷载作用下,模拟含冰月壤的动态破坏机制主要为块状滑面粉碎破坏、脆性断裂破坏和剪切边界破坏。③模拟含冰月壤在冲击压缩破坏过程中入射能、反射能和吸收能均呈现先上升后不变的趋势,能量反射系数的增长变化与负温条件、冲击荷载大小有关,能量吸收率与平均应变率随破坏程度的增大而增大。 展开更多
关键词 模拟月壤 分离式HOPKINSON压杆 动力学特性 破坏机制 能量耗散
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玄武岩纤维混凝土和聚乙烯纤维混凝土静动态力学性能 被引量：1
6
作者 颜学渊 罗福斌 +2 位作者 金贤洪 张鸿晖 陈雯晖 《建筑材料学报》 北大核心 2025年第9期825-833,共9页
研究了不同纤维掺量下玄武岩纤维混凝土(BFRC)和聚乙烯纤维混凝土(PEFRC)的静动态力学性能。结果表明:试验参数范围内,PEFRC的静态力学性能优于BFRC;当玄武岩纤维(BF)和聚乙烯纤维(PEF)掺量分别为0.10%和0.20%时,相应纤维混凝土(FRC)的... 研究了不同纤维掺量下玄武岩纤维混凝土(BFRC)和聚乙烯纤维混凝土(PEFRC)的静动态力学性能。结果表明:试验参数范围内,PEFRC的静态力学性能优于BFRC;当玄武岩纤维(BF)和聚乙烯纤维(PEF)掺量分别为0.10%和0.20%时,相应纤维混凝土(FRC)的静态力学性能得到显著提升;当BF和PEF掺量均为0.20%时,相应FRC的动态抗压强度提升效果最佳;当PEF掺量为0.15%时,PEFRC表现出最佳动态压缩韧性。基于ZWT(Zhu-Wang-Tang)本构模型构建的动态黏弹性损伤本构模型能较好预测FRC在冲击荷载下的动态力学性能。 展开更多
关键词 玄武岩纤维混凝土 聚乙烯纤维混凝土 SHPB试验 动态抗压强度 动态本构模型
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铱合金在高温下的动态拉伸力学性能
7
作者 陈军红 张方举 胡文军 《爆炸与冲击》 北大核心 2025年第12期96-105,共10页
基于大电流加热方式建立了小尺寸板状试样高温动态拉伸实验技术,解决了片状试样与波导杆之间有效连接、试样高温实现与温度保持、高温试样与波导杆冷接触时间精准控制三项关键技术。为获取铱合金高温动态拉伸力学性能,利用该实验技术对... 基于大电流加热方式建立了小尺寸板状试样高温动态拉伸实验技术,解决了片状试样与波导杆之间有效连接、试样高温实现与温度保持、高温试样与波导杆冷接触时间精准控制三项关键技术。为获取铱合金高温动态拉伸力学性能,利用该实验技术对铱合金进行了10^(3)s^(-1)应变率下室温、600、900和1 100℃下的拉伸实验。结果表明,当温度从室温上升到900℃时,铱合金拉伸强度下降了12%,延性增加了2倍,但当温度上升至1 100℃时,铱合金拉伸强度下降了43%且延性增加了7.3倍。基于铱合金试样宏微观断裂形貌表征阐明了其变形机理。随着温度的升高,铱合金由沿晶断裂主控的断裂模式转变为晶粒高温软化断裂主控的断裂模式,晶界失效和晶粒高温软化屈服两者相互竞争,决定了铱合金的高温动态断裂行为。 展开更多
关键词 分离式霍普金森拉杆 铱合金 高温 动态拉伸 失效机理
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基于准原位AZ31镁合金双轴动态压缩变形行为
8
作者 周乐 何振宇 +2 位作者 闫瑞华 王志 毛萍莉 《沈阳工业大学学报》 北大核心 2025年第1期45-52,共8页
【目的】镁合金具有质量轻、比强度和比刚度高且易回收的优点。汽车、飞行器前端及汽车侧面、尾部的镁合金零部件由于受到较高应变速率的冲击载荷作用,导致其在极短时间内失效,对设备的安全性能造成威胁,产生不可预料的后果。因此,对基... 【目的】镁合金具有质量轻、比强度和比刚度高且易回收的优点。汽车、飞行器前端及汽车侧面、尾部的镁合金零部件由于受到较高应变速率的冲击载荷作用,导致其在极短时间内失效,对设备的安全性能造成威胁,产生不可预料的后果。因此,对基于准原位镁合金在高应变速率动态压缩下的变形行为及其变形机理进行研究具有重要意义。【方法】为了分析AZ31镁合金受到动态冲击载荷作用时的动态力学性能,以挤压态AZ31镁合金为研究对象,基于准原位方法,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)装置研究了挤压剪切态AZ31镁合金在双轴动态压缩条件下的变形行为,利用电子背散射衍射技术(EBSD)及透射电子显微镜(TEM)对试样变形前后的微观组织进行表征。【结果】双轴动态压缩实验结果表明:AZ31镁合金在塑性变形过程中,沿着挤压径向压缩,大量拉伸孪晶被激活;当反向加载后,发生了退孪生现象并伴随少量拉伸孪晶被激活。深入分析不同的退孪生行为,发现SF值较高是发生退孪生行为的主要原因。采用滑移迹线法确定被激活的滑移系统并与退孪生行为相结合,用于判断滑移对退孪生的促进作用。当垂直于晶体c轴方向压缩时,拉伸孪晶容易被激活且孪晶与母晶粒夹角为86.3°,孪晶c轴接近平行于压缩方向;当改变压缩方向时,压缩方向垂直于孪晶c轴方向,即改变加载方向后,孪晶会发生退孪生行为。随着累积应变的积累,LAGBs峰值会持续升高。整个变形过程伴随滑移存在,说明LAGBs的产生是由滑移造成的,且滑移对塑性变形起到至关重要的作用。AZ31镁合金在塑性变形过程中,先被激活的孪晶随着压缩方向的改变发生退孪生现象;改变加载方向,变形过程均有滑移被激活,孪生与退孪生过程均伴随滑移的发生;AZ31镁合金在不同方向的动态压缩变形行为主要由滑移及孪生的共同作用导致。【结论】本文对AZ31镁合金微观组织的变形行为进行研究,为其广泛应用提供理论基础。 展开更多
关键词 AZ31镁合金 分离式霍普金森压杆 滑移 孪生 退孪生 施密特因子(SF) 晶界取向差 孪晶变体
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冲击载荷下饱水红砂岩力学响应与破碎特征
9
作者 解北京 蔺淑蓉 +3 位作者 汪泉 石嘉煜 李晓旭 李恒 《安全与环境学报》 北大核心 2025年第7期2582-2592,共11页
施工采掘扰动导致岩体失稳破坏易诱发工程灾害,为研究饱水红砂岩动力学响应行为,借助分离式霍普金森压杆(Split Hopkinson Pressure Bar, SHBP)开展单轴及三轴冲击加载试验,探究红砂岩在脉冲宽度及冲击速度双重影响下的力学特征,同时结... 施工采掘扰动导致岩体失稳破坏易诱发工程灾害,为研究饱水红砂岩动力学响应行为,借助分离式霍普金森压杆(Split Hopkinson Pressure Bar, SHBP)开展单轴及三轴冲击加载试验,探究红砂岩在脉冲宽度及冲击速度双重影响下的力学特征,同时结合分形维数,深入解析单轴加载下饱水红砂岩破坏特征。结果表明:单轴/三轴冲击下,干燥红砂岩可获得更高的应变率和抗压强度;三轴冲击试验中,较短脉冲宽度作用下,饱水红砂岩应变响应速度更快;单轴作用下,脉冲宽度及冲击速度均较大时,应变率-时程曲线产生双峰现象,三轴冲击无此现象;脉冲宽度的增加会延长红砂岩破坏时间,L=200 mm时为基础,每增加100 mm,应变率时程延长约50μs;脉冲宽度及冲击速度越大,试样轴向破坏越剧烈,呈粉碎性破坏;冲击强度影响红砂岩裂纹数量,脉冲宽度影响裂纹发育长度和深度。研究结果对深入认识应力波作用下红砂岩失稳破坏特征具有重要意义。 展开更多
关键词 安全工程 分离式霍普金森压杆 力学特性 破碎特征
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砂岩新型动态本构模型及能量耗散特性研究
10
作者 单仁亮 梁俊奇 +4 位作者 高文蛟 戴其航 肖圣超 宋威 王一迪 《振动与冲击》 北大核心 2025年第20期40-48,共9页
为了研究采煤工作面坚硬砂岩的动态力学特性,使用75 mm直径分离式Hopkinson压杆试验系统对砂岩进行了单轴冲击压缩试验,试验结果表明砂岩试样的动态抗压强度具有明显的应变率效应。随后,基于试验得到的本构曲线,结合损伤时效模型中损伤... 为了研究采煤工作面坚硬砂岩的动态力学特性,使用75 mm直径分离式Hopkinson压杆试验系统对砂岩进行了单轴冲击压缩试验,试验结果表明砂岩试样的动态抗压强度具有明显的应变率效应。随后,基于试验得到的本构曲线,结合损伤时效模型中损伤元件在损伤之前为线弹性的特点,对既有时效损伤模型进行改进,得到了适用于砂岩的第三代动态时效损伤本构模型。通过与实测数据的拟合分析,模型中各个参数取值合理、物理意义清晰,模型能够有效地描述细砂岩的动态力学行为。最后,对不同应变率下试样的能量耗散特性进行了分析。发现当入射能量为240~400 J时,试样的吸能系数能够稳定在0.3以上,此时试样的破碎效果较为理想,该结果可以为超深孔爆破设计施工提供一定的参考。 展开更多
关键词 砂岩 分离式Hopkinson压杆试验 时效损伤模型 能量耗散
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界面角度对层状复合岩石动态断裂及能量耗散影响的试验研究
11
作者 刘健 薛勇林 +3 位作者 张华磊 齐潮 朱家亮 黄猛猛 《振动与冲击》 北大核心 2025年第21期12-24,共13页
为了探究不同界面角度下层状复合岩石的动态断裂行为,采用直径为50.0 mm的分离式霍普金森压杆装置对直切槽半圆盘弯曲(notched semi-circle bend,NSCB)试件开展15°、30°、45°、60°、75°和90°界面角度梯... 为了探究不同界面角度下层状复合岩石的动态断裂行为,采用直径为50.0 mm的分离式霍普金森压杆装置对直切槽半圆盘弯曲(notched semi-circle bend,NSCB)试件开展15°、30°、45°、60°、75°和90°界面角度梯度内的动态冲击试验。通过高速摄像装置记录NSCB试件破坏形态,并利用数字图像相关技术分析裂纹扩展走势,研究NSCB试件在不同界面角度和不同冲击荷载条件下的动态断裂行为和能量耗散规律。结果表明:NSCB试件受冲击荷载作用后裂纹扩展速度随界面角度的增大呈现先减小后增大的变化趋势。根据裂纹形态和起裂位置共获得4种裂纹类型,随着界面角度的减小,NSCB试件断裂出现的裂纹类型增多,NSCB试件由单一的劈裂拉伸破坏模式(ⅠT+ⅣT型)变为复杂的拉伸-剪切复合破坏模式(ⅡS+ⅢS+ⅣT型)。界面角度增大会导致煤岩交界面对半正弦入射应力波的有效反射面积增大,入射波在经过界面后会产生更大的反射波和反射能量,相应的透射波和透射能量会不断减小,裂纹沿界面扩展的偏转作用会随界面角度增大而减小,裂纹更多沿岩石基质扩展,从而使NSCB试件断裂的耗散能量比值逐渐增大。 展开更多
关键词 煤岩交界面 直切槽半圆盘弯曲(NSCB) 分离式霍普金森压杆 动态断裂 能量耗散
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基于分形理论的RTPF混凝土冲击压缩性能
12
作者 陈猛 于航 +1 位作者 王瑜婷 张通 《东北大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期127-133,共7页
为探寻回收轮胎聚合物纤维(RTPF)混凝土的冲击压缩性能与破碎后碎块尺寸分布规律的关系,利用直径100 mm的分离式霍普金森压杆对不同RTPF体积分数(0,0.05%,0.1%,0.2%和0.4%)的混凝土进行冲击压缩试验.结果表明:应变率在38.2~122.2 s^(-1)... 为探寻回收轮胎聚合物纤维(RTPF)混凝土的冲击压缩性能与破碎后碎块尺寸分布规律的关系,利用直径100 mm的分离式霍普金森压杆对不同RTPF体积分数(0,0.05%,0.1%,0.2%和0.4%)的混凝土进行冲击压缩试验.结果表明:应变率在38.2~122.2 s^(-1)时,不同掺量RTPF混凝土的分形维数范围为1.422~2.401;分形维数随应变率增加而增大,具有应变率效应;分形维数随RTPF掺量增加呈现先减小后增大的趋势,RTPF体积分数为0.1%时混凝土的分形维数最小;不同应变率下RTPF混凝土的动态抗压强度及耗散能均随分形维数的增加而增大;相同分形维数下,RTPF体积分数为0.1%时纤维与基体协同作用效果最佳,混凝土的动态抗压强度和耗散能提升幅度最大.利用分形理论建立RTPF混凝土的宏观损伤与冲击压缩性能的关系,可以确定混凝土中RTPF的最优掺量. 展开更多
关键词 纤维混凝土 回收轮胎聚合物纤维 分离式霍普金森压杆 分形维数 冲击压缩
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高强度高延性水泥基复合材料的动态压缩性能研究
13
作者 赵宇 古立新 +1 位作者 沈光海 朱伶俐 《硅酸盐通报》 北大核心 2025年第11期4060-4070,共11页
为研究极端环境下高性能水泥基材料的性能,本研究利用分离式霍普金森压杆(SHPB)装置,系统研究了高强高延性水泥基复合材料(HS-ECC)在循环冲击荷载下的动态压缩性能,重点分析了不同冲击速度和钢纤维体积掺量对动态压缩性能的影响。结果表... 为研究极端环境下高性能水泥基材料的性能,本研究利用分离式霍普金森压杆(SHPB)装置,系统研究了高强高延性水泥基复合材料(HS-ECC)在循环冲击荷载下的动态压缩性能,重点分析了不同冲击速度和钢纤维体积掺量对动态压缩性能的影响。结果表明:钢纤维掺量为0.6%(体积分数)的HS-ECC试件,在承受6次冲击速度5 m/s的循环冲击后发生破坏,且随着冲击次数增加,HS-ECC试件的应变率增加;动态压缩强度、应变率和冲击韧度均随冲击速度显著增长;钢纤维掺入显著提高了HS-ECC的冲击极限承载力和韧性,当钢纤维掺量由0%增至0.6%时,试件的动态压缩强度提升23.4%,试件动态冲击韧度提升达52.9%,充分证明钢纤维掺量对HS-ECC动态力学性能的正向调控作用。HS-ECC在防爆抗冲击领域如军事防护或核电站防护墙等极端环境具有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 高强度高延性水泥基复合材料 钢纤维 分离式霍普金森压杆 动态压缩性能 循环冲击 冲击韧度
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高应变率下氢对18CrNiMo7-6合金钢力学性能的影响
14
作者 王刚 张明 +3 位作者 佟阳 厉灿 陈增涛 李凌霄 《钢铁》 北大核心 2025年第8期203-214,共12页
氢脆是高强钢在氢环境中服役失效的关键诱因,其作用机制与应变速率密切相关。通过分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)试验结合电化学充氢技术,系统研究了在高应变速率(400~2700 s^(-1))下氢对18CrNiMo7-6合金钢动... 氢脆是高强钢在氢环境中服役失效的关键诱因,其作用机制与应变速率密切相关。通过分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)试验结合电化学充氢技术,系统研究了在高应变速率(400~2700 s^(-1))下氢对18CrNiMo7-6合金钢动态力学性能与微观组织的影响,并揭示了其作用机制。试验结果表明,18CrNiMo7-6合金钢在高应变速率下表现出显著的应变率强化效应,应变速率从400 s^(-1)增至2700 s^(-1)时,屈服强度提升107.72%,塑性流动应变增加387.88%。微观分析表明,高应变速率促使小角度晶界比例上升、晶粒细化,同时几何必须位错(geometrically necessary discocation,GND)密度显著增加,小角度晶界、细晶粒、GND共同形成多尺度障碍网络,显著提高位错运动阻力,使18CrNiMo7-6合金钢表现出应变率强化效应。氢对18CrNiMo7-6合金钢力学性能的影响呈现应变速率依赖性,即在应变速率为400~1100 s^(-1)时,氢导致动态屈服强度提高,但塑性损失显著;而在应变速率为1900~2700 s^(-1)时,氢会使强度降低,塑性损失趋近于0。通过EBSD分析揭示了氢与应变速率耦合作用下18CrNiMo7-6合金钢的变形机制。氢降低了小角度晶界比例,加剧了局部应变集中,并提高了GND密度。提出在高应变速率下氢通过钉扎位错运动加重局部塑性变形,但应变速率升高会削弱氢对位错运动的钉扎效应。结果为高应变速率下氢对18CrNiMo7-6合金钢性能的影响提供了新的试验依据与理论解释,对优化其在极端工况下的应用具有重要参考价值。 展开更多
关键词 高应变率 18CrNiMo7-6合金钢 氢脆 霍普金森压杆 电子背散衍射 动态冲击 位错运动 氢与应变速率耦合作用
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不同脉宽应力波下饱水红砂岩动态劈裂特性研究
15
作者 解北京 蔺淑蓉 +3 位作者 黄纯逸 李晓旭 石嘉煜 栾铮 《矿业科学学报》 北大核心 2025年第4期595-606,共12页
隧道爆破应力波的脉宽与幅值等参数直接影响隧道围岩的拉伸破坏程度。为探究脉冲宽度与幅值对饱水红砂岩动态力学特性的影响,采用分离式霍普金森压杆系统、高速摄像机及数字图像相关技术对干燥/饱水状态下红砂岩开展动态巴西劈裂试验。... 隧道爆破应力波的脉宽与幅值等参数直接影响隧道围岩的拉伸破坏程度。为探究脉冲宽度与幅值对饱水红砂岩动态力学特性的影响,采用分离式霍普金森压杆系统、高速摄像机及数字图像相关技术对干燥/饱水状态下红砂岩开展动态巴西劈裂试验。结果表明:饱水条件会减弱红砂岩的强度,在长度为200、300、400和500 mm的子弹冲击下红砂岩抗拉强度弱化率分别为91.16%、94.00%、94.86%和95.09%;红砂岩破坏模式以拉伸裂纹扩展为主,入射应力波脉冲宽度的增加可促进拉伸裂纹的萌生、发育;水分抑制红砂岩能量的吸收,单位体积吸收能量随应力波脉宽的增加而增大;各脉宽条件下冲击速度大于8 m/s,饱水红砂岩非拉伸耗能的占比均高于80%,冲击速度大于10 m/s时,红砂岩能耗率降低至5%以下,裂纹内自由水可产生抑制裂纹扩张的作用力,吸收的能量被用于剪切破坏。 展开更多
关键词 巴西劈裂 力学特性 能量耗散 分离式霍普金森压杆 数字图像(DIC)
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不同状态下冰冲击的力学特性
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作者 解北京 陈铭进 +1 位作者 陈思羽 刘志遥 《爆炸与冲击》 北大核心 2025年第8期40-51,共12页
为探究非纯净冰和非完整冰在冲击载荷下的动态力学特性,基于改进后的分离式霍普金森压杆实验系统,采用快速加载、杆端降温和波形整形技术,对冻结温度为-10℃的完整冰(纯水,含2.5%、3.5%、4.5%盐分,含2.0%、4.5%、8.5%椰丝)和拼接冰(拼... 为探究非纯净冰和非完整冰在冲击载荷下的动态力学特性,基于改进后的分离式霍普金森压杆实验系统,采用快速加载、杆端降温和波形整形技术,对冻结温度为-10℃的完整冰(纯水,含2.5%、3.5%、4.5%盐分,含2.0%、4.5%、8.5%椰丝)和拼接冰(拼接界面倾角30°、60°)进行冲击力学特性研究;利用高速摄像技术记录破坏过程,并结合Mohr-Coulomb强度准则分析拼接冰的破坏模式。结果表明:纯水冰具有最高的抗压强度,添加椰丝的冰样次之,且两者表现出相似的正应变率效应,添加盐分的冰的抗压强度最低,应变率效应也不明显。添加椰丝的冰样的动态抗压强度随椰丝含量的增加先增大后减小;由于椰丝对小粒径碎冰的联结作用,高椰丝含量的冰样的应力-应变曲线易出现“双峰”现象。拼接平面对裂纹扩展和破坏模式均有影响,拼接冰的抗压强度低于完整冰。界面倾角较小时,拼接冰破坏以界面滑移为主;倾角较大时,拼接冰以整体破坏为主,与完整冰类似。 展开更多
关键词 冰 冲击破坏 分离式霍普金森压杆 动态力学特性 高速摄像
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含冰岩结构面冻结岩石动力学特性及其能量耗散研究
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作者 王磊 李志勤 +4 位作者 马飞飞 雷鹏伟 王远鹏 陈世官 袁超 《煤矿安全》 北大核心 2025年第4期127-135,共9页
为研究低温(-10、-20℃)状态下,含冰裂隙岩石动力学特性及能量耗散规律,采用分离式霍普金森压杆(SHPB)对不同加载应变率条件下的低温含冰裂隙岩石进行单轴冲击破坏试验;通过对应力波在冰岩结构面中的传播与衰减特征、含冰岩结构面冻结... 为研究低温(-10、-20℃)状态下,含冰裂隙岩石动力学特性及能量耗散规律,采用分离式霍普金森压杆(SHPB)对不同加载应变率条件下的低温含冰裂隙岩石进行单轴冲击破坏试验;通过对应力波在冰岩结构面中的传播与衰减特征、含冰岩结构面冻结岩石的动力响应特性、能量耗散机制及破坏机理展开研究,为富水裂隙岩层冻结参数设计提供参考。试验结果表明:在不同冲击速率作用下,含冰结构面冻结岩石的动力学特性及其单位体积能量耗散具有显著的应变率效应,其应力-应变曲线呈“三阶段”的变化趋势,动态抗压强度与峰值应变均呈现较强的应变率效应;随着应变率的增加,入射能、反射能、耗散能均有较大的增幅。 展开更多
关键词 冻结岩石 霍普金森压杆试验 结构面 应变率效应 动力学特性
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分形煤岩胶结体动态力学性能及数值模拟研究
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作者 朱昌星 霍嘉鑫 吴大志 《河南理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期112-123,共12页
目的为研究颗粒破碎程度对煤岩胶结体的动态力学性能影响,方法基于松散介质固体颗粒分布规律理论,以分形维数分别为1.4,1.7,2.0,2.3,2.6配制不同破碎程度的松散煤体,按比例将胶凝材料与煤体拌合,经养护后制成标准块,对其进行分离式霍普... 目的为研究颗粒破碎程度对煤岩胶结体的动态力学性能影响,方法基于松散介质固体颗粒分布规律理论,以分形维数分别为1.4,1.7,2.0,2.3,2.6配制不同破碎程度的松散煤体,按比例将胶凝材料与煤体拌合,经养护后制成标准块,对其进行分离式霍普金森压杆冲击试验,并利用有限元软件LS-DYNA对SHPB试验过程进行数值模拟和对比分析。结果结果表明,分形维数D=1.7时,抗压强度最低、分形维数D=2.6时,抗压强度最高;煤岩破碎程度对试样的动态力学性能影响较大;水泥基体内能远大于4种粒径煤体内能之和;数值模拟的峰值应力、应变终值和破坏模式与室内试验结果吻合较好。粒径为0~20 mm时,0~5 mm的小颗粒质量占比越多,试样整体强度越高;胶结体动态抗压强度随着分形维数增大先减小后增大;动态压缩下试块耗散能也呈先减后增趋势;分形维数D=1.7的煤体级配不利于发挥胶结体试块的力学性能;水泥基体为主要的储能介质,承担主要的能量吸收与耗散;HJC参数的合理选取可以使数值模拟较好地反映胶结体试块的动态力学特性。结论研究结果可为后续煤岩注浆提供一定的技术支持。 展开更多
关键词 煤体破碎程度 胶结体 分离式霍普金森压杆 动态抗压强度 数值模拟
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含细粒珊瑚砂水泥胶结体冲击压缩性能试验研究
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作者 范小春 田晨露 +1 位作者 秦月 张彪 《硅酸盐通报》 北大核心 2025年第8期2891-2899,共9页
本文采用分离式霍普金森压杆在不同应变率下对珊瑚砂水泥胶结体(CCS)进行冲击压缩试验,研究含细颗粒CCS的冲击压缩性能及细颗粒团聚现象对CCS力学性能的影响。结果表明,宏观上随着细颗粒含量的增加,CCS动态抗压强度先增大后减小,且在3%... 本文采用分离式霍普金森压杆在不同应变率下对珊瑚砂水泥胶结体(CCS)进行冲击压缩试验,研究含细颗粒CCS的冲击压缩性能及细颗粒团聚现象对CCS力学性能的影响。结果表明,宏观上随着细颗粒含量的增加,CCS动态抗压强度先增大后减小,且在3%(质量分数)时达到最大值,随着团聚现象程度加深,CCS动态抗压强度逐渐减小。通过压汞法孔隙结构测试发现,少量细颗粒的掺入降低了CCS的孔隙率及有害级孔隙,使CCS宏观上抗压强度增加。然而过多的细颗粒易出现团聚现象,导致界面过渡区黏结强度降低,易出现裂缝,从而降低了材料韧性和动态强度。通过分析CCS动态增长因子和比吸收能与应变率的关系,发现动态增长因子具有明显的应变率效应,少量的珊瑚砂细颗粒能够增强CCS的吸收能,且比吸收能与应变率存在近似线性关系。 展开更多
关键词 珊瑚砂水泥胶结体 细颗粒 颗粒团聚 冲击压缩性能 分离式霍普金森压杆试验
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动荷载下硅砂的破碎特性及吸能效应试验研究
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作者 崔鹏 罗刚 +3 位作者 刘乐 曹芯芯 李邦翔 梅雪峰 《爆炸与冲击》 北大核心 2025年第9期87-104,共18页
为揭示动荷载下硅砂的破碎特性及吸能效应,基于改进的分离式霍普金森杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)研究了4种不同粒组砂样(2.5~5.0 mm、1.25~2.50 mm、0.60~1.25 mm和<0.3 mm)的动力响应特征。结果表明,粒径和应变率会影响... 为揭示动荷载下硅砂的破碎特性及吸能效应,基于改进的分离式霍普金森杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)研究了4种不同粒组砂样(2.5~5.0 mm、1.25~2.50 mm、0.60~1.25 mm和<0.3 mm)的动力响应特征。结果表明,粒径和应变率会影响砂的动态应力-应变行为。砂的变形可分为弹性、屈服、塑性和卸荷等4个阶段。试样的压实过程主要由屈服阶段的塑性压实和塑性阶段的破碎压密组成;颗粒相对破碎率与应变率及有效粒径均近似成正比,与分形维数成反比;颗粒粒度对吸能效率的影响随颗粒特性(矿物组成、粒径及分化程度等)的不同而变化;相同应力水平下,颗粒粒径越大,能量吸收效率越高;相同加载应变率条件下,颗粒越大,峰值应力越小。为提高砂的吸能效率和减小负荷水平,建议采用较大粒径的硅砂。 展开更多
关键词 硅质砂 分离式霍普金森杆 分形破碎特征 吸能效应
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