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基于shpb试验的B_(4)C/Al复合材料动态力学性能研究

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稀有金属材料与工程 2022年第10期51卷 3826-3834页

作者：龙奎邓勇军陈小伟姚勇黄雪刚张石岩西南科技大学土木工程与建筑学院四川绵阳621000 工程材料与结构冲击振动四川省重点实验室四川绵阳621000 北京理工大学前沿交叉研究院北京100081 中国空气动力研究与发展中心超高速碰撞中心四川绵阳621000

B_(4)C/Al是一种新型金属复合陶瓷材料,相比于传统陶瓷材料,B_(4)C/Al复合材料具有低密度、高硬度、高韧性、低成本等优点,常被应用于装甲防护领域。为研究B_(4)C/Al复合材料在动态加载下的力学性能,通过分离式霍普金森压杆(shpb)实验... 详细信息

B_(4)C/Al是一种新型金属复合陶瓷材料,相比于传统陶瓷材料,B_(4)C/Al复合材料具有低密度、高硬度、高韧性、低成本等优点,常被应用于装甲防护领域。为研究B_(4)C/Al复合材料在动态加载下的力学性能,通过分离式霍普金森压杆(shpb)实验和电镜扫描(SEM)等技术,获得材料在不同冲击速度下的波形图,以及微观环境下的断口形貌,研究了不同应变率下材料的应力-应变曲线特征和破坏模式;同时讨论了Al含量对材料的动态压缩强度的影响规律。研究结果可为B_(4)C/Al复合材料的设计和应用提供参考。

关键词： B_(4)C/Al shpb试验动态压缩强度

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反复冲击压缩高岭土动力特性shpb试验

中国公路学报 2020年第4期33卷 41-50页

作者：秦伟戴国亮龚维明张程锋东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室江苏南京211189 东南大学土木工程学院江苏南京211189

为了探明软黏土在反复冲击压缩荷载作用下的动力响应,利用shpb (Split Hopkinson Pressure Bars)试验技术,建立高岭土shpb试验系统,进行反复冲击压缩试验。通过比选确定合理的试样厚度、整形器和冲击速度用以提高试验结果的精度;开展了... 详细信息

为了探明软黏土在反复冲击压缩荷载作用下的动力响应,利用shpb (Split Hopkinson Pressure Bars)试验技术,建立高岭土shpb试验系统,进行反复冲击压缩试验。通过比选确定合理的试样厚度、整形器和冲击速度用以提高试验结果的精度;开展了7组不同厚度、含水率和冲击速度的高岭土试样测试,试样厚度分别为10,15 mm,含水率分别为24%、29%和36%,冲击速度分别为3,5 m·s-1。试验结果表明:含水率29%的试样,冲击速度为5 m·s-1更有利于试样应力均匀性的实现,反复冲击次数的增加亦提高了试样的均匀性,在反复冲击后,试样应变量下降约16%,而应力峰值提高了约30%;反复冲击过程中,高岭土试样的应变出现软化现象,随着冲击次数增加,试样的应变峰值经历"降低-上升-降低"的过程;平均应变率与含水率反相关,相同试样厚度下,冲击速度为5 m·s-1,含水率为24%的试样反复冲击下的平均应变率最大为210 s-1,冲击速度为3 m·s-1,含水率为24%的试样的平均应变率依然最大为177 s-1;高岭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,含水率为36%的试样波速最大值为313 m·s-1,厚度为10 mm的试样能更有效获取冲击压缩波速。

关键词：道路工程动力特性 shpb试验反复冲击高岭土冲击次数含水率平均应变率

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饱水砂岩动态强度的shpb试验研究

岩石力学与工程学报 2010年第5期29卷 1003-1009页

作者：王斌李夕兵尹土兵马春德殷志强李志国中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083 湖南科技大学能源与安全工程学院湖南湘潭411201

采用改进的φ75mm杆径shpb试验装置,对长径比为0.5的开阳磷矿砂岩进行自然风干和饱水状态下的冲击压缩试验,对比INSTRON材料试验机的静载试验结果表明:冲击载荷作用下饱水砂岩的应力–应变关系不同于其静态应力–应变关系,中应变率加载... 详细信息

采用改进的φ75mm杆径shpb试验装置,对长径比为0.5的开阳磷矿砂岩进行自然风干和饱水状态下的冲击压缩试验,对比INSTRON材料试验机的静载试验结果表明:冲击载荷作用下饱水砂岩的应力–应变关系不同于其静态应力–应变关系,中应变率加载条件下饱水砂岩动态强度与风干砂岩的动态强度相近,这与静载条件下饱水砂岩强度降低的结果相反;风干砂岩动态屈服应力与其静态相近,饱水砂岩动态屈服应力比其静态下的结果提高近2倍,表现出比自然风干砂岩更强的应变率敏感性;水对砂岩动态破坏效果有影响,自然风干砂岩比饱水砂岩受冲击破坏更为严重;冲击载荷作用下,饱水砂岩动态强度应考虑其自由水黏度及Stefan效应的影响。

关键词：岩石力学岩石冲击动力学 shpb试验饱水砂岩岩石动态强度

主动围压作用下水泥粉质黏土shpb试验与分析

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振动与冲击 2018年第14期37卷 162-167页

作者：高常辉马芹永马冬冬安徽理工大学土木建筑学院安徽淮南232001 安徽理工大学矿山地下工程教育部工程研究中心安徽淮南232001

为研究围压状态下水泥粉质黏土的冲击压缩特性,进行了不同围压和不同应变率条件下水泥粉质黏土的霍普金森压杆(shpb)试验,分析了围压和应变率对水泥粉质黏土动态应力-应变曲线、冲击压缩强度以及破坏形态的影响。试验结果表明:围压和单... 详细信息

为研究围压状态下水泥粉质黏土的冲击压缩特性,进行了不同围压和不同应变率条件下水泥粉质黏土的霍普金森压杆(shpb)试验,分析了围压和应变率对水泥粉质黏土动态应力-应变曲线、冲击压缩强度以及破坏形态的影响。试验结果表明:围压和单轴状态下的水泥粉质黏土动态应力-应变曲线均经历弹性变形阶段、塑性变形阶段和破坏阶段,但是两种状态下水泥粉质黏土试样的破坏形态不同,单轴条件下水泥粉质黏土试样的破坏程度随应变率增加而逐渐变大,围压作用下水泥粉质黏土在冲击试验后保持较好的整体性。围压和应变率共同影响水泥粉质黏土的冲击压缩强度:相同应变率条件下,水泥粉质黏土冲击压缩强度随围压的增加而增大;相同围压条件下,水泥粉质黏土峰值应力和峰值应变均随应变率的增加而增大,表现出明显的应变率效应。

关键词：水泥粉质黏土主动围压 shpb试验冲击压缩强度应变率效应

基于不同材料模型的混凝土shpb试验数值模拟

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东南大学学报（自然科学版） 2017年第1期47卷 124-129页

作者：余道兴宗周红李明鸿刘路院素静东南大学土木工程学院南京210096

为了分析不同材料模型对混凝土分离式霍普金森压杆(shpb)试验数值模拟结果的影响,在LS-DYNA软件中分别运用K&C,HJC,CSC三种材料模型对混凝土的shpb试验进行模拟.利用脉冲整形器对入射波进行整形以减小弥散效应,实现恒应变率加载,并从SHP... 详细信息

为了分析不同材料模型对混凝土分离式霍普金森压杆(shpb)试验数值模拟结果的影响,在LS-DYNA软件中分别运用K&C,HJC,CSC三种材料模型对混凝土的shpb试验进行模拟.利用脉冲整形器对入射波进行整形以减小弥散效应,实现恒应变率加载,并从shpb试验的基本假定出发验证了有限元模型的准确性.通过数值模拟得到了不同撞击速度下基于3种材料模型的混凝土破坏过程及其应力-应变曲线.结果表明:K&C,HJC,CSC三种模型基本上能够反映混凝土的动态力学特性,且K&C模型和CSC模型的失效模式为核心塌陷,而HJC模型则表现出留核现象;在相同的平均应变率下,HJC模型和K&C模型的动力放大系数大于CSC模型;随着平均应变率的增加,峰值应变增大,CSC模型和HJC模型的割线刚度减小,而K&C模型的割线刚度变化不明显.

关键词： K&C模型 HJC模型 CSC模型 shpb试验数值模拟

破碎泥岩注浆结石体动力特性的shpb试验及其数值模拟研究

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岩土力学 2017年第7期38卷 2096-2102页

作者：詹金武李涛北京交通大学土木建筑学院北京100044

通过简化控制注浆模仿过程制备注浆结石体试样,借助分离式Hopkinson压杆(shpb)装置,开展了不同注浆含量比及含水状态条件下破碎泥岩注浆结石体的动力特性研究,同时利用有限元软件Ansys/LS-Dyna对shpb试验过程进行了数值模拟,对比分析数... 详细信息

通过简化控制注浆模仿过程制备注浆结石体试样,借助分离式Hopkinson压杆(shpb)装置,开展了不同注浆含量比及含水状态条件下破碎泥岩注浆结石体的动力特性研究,同时利用有限元软件Ansys/LS-Dyna对shpb试验过程进行了数值模拟,对比分析数值模拟与试验实测结果的相似性。试验结果显示,注浆含量比变化对试样的动态力学性能有较大的影响,只有在泥岩破碎程度适中、浆液具备较好压注条件时注浆效果才能达到最佳;在相同含量比条件下,含水率变化对试样动态力学性也有较大影响,试样含水率越高,其峰值强度及弹性模量普遍越小。数值模拟得到的应力-应变曲线与实测的应力-应变曲线具有较好的吻合效果;对HJC模型参数选取的合理性分析表明,模型参数A和B与动态峰值应力之间有较强的关联性,其值随着强度的增长有不断增加的趋势。

关键词： shpb试验动力特性泥岩注浆结石体数值模拟 HJC模型

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冻结黏土动态力学特性的shpb试验研究

岩土工程学报 2014年第3期36卷 409-416页

作者：刘志强柳家凯王博张洪乐李幸福中国矿业大学力学与建筑工程学院江苏徐州221116 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室江苏徐州221116 徐州中国矿大岩土工程新技术发展有限公司江苏徐州221008

通过使用分离式霍普金森压杆(Split Hopkinson Pressure Bar,简称shpb)动力学试验,系统研究了不同应变率、不同温度和不同含水率条件下冻结黏土的动态力学特性,获得了冻结黏土的动态应力–应变关系以及相关冻土动力学参数的变化规律。... 详细信息

通过使用分离式霍普金森压杆(Split Hopkinson Pressure Bar,简称shpb)动力学试验,系统研究了不同应变率、不同温度和不同含水率条件下冻结黏土的动态力学特性,获得了冻结黏土的动态应力–应变关系以及相关冻土动力学参数的变化规律。试验结果表明:冻土具有明显温度效应和应变率效应,随着应变率的增加和温度的降低,冻土破坏过程从塑性破坏逐渐转变为脆性破坏。在冲击荷载作用下,冻土的动态应力–应变关系曲线随加载应变率的不同呈现3种典型曲线,冻土的最大应变与且仅与应变率呈线性递增规律;单一因素影响下,冻土的动强度、动弹性模量均随应变率的增大、温度的降低和未超过饱和状态的含水率的增大而增加。

关键词：冻结黏土冲击荷载 shpb试验动力学参数

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混凝土shpb试验的数值模拟及应力均匀性

西南交通大学学报 2008年第1期43卷 67-70页

作者：曹吉星陈虬张吉萍西南交通大学应用力学与工程系四川成都610031

用显式动力有限元软件LS-DYNA,模拟C100与C80高强混凝土shpb试验过程.混凝土采用H-J-C本构模型.得到了与试验结果比较吻合的应力-应变关系曲线.根据模拟结果分析了shpb试验中C100混凝土试件的应力均匀性.结果表明,混凝土试件在破坏前一... 详细信息

用显式动力有限元软件LS-DYNA,模拟C100与C80高强混凝土shpb试验过程.混凝土采用H-J-C本构模型.得到了与试验结果比较吻合的应力-应变关系曲线.根据模拟结果分析了shpb试验中C100混凝土试件的应力均匀性.结果表明,混凝土试件在破坏前一段时间内,应力有一定的不均匀性,因此会造成试验结果的误差.

关键词：混凝土 shpb试验数值模拟应力均匀性

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高加载率shpb试验分析原理的再研究

工程力学 2005年第1期22卷 82-87页

作者：陈大年王焕然陈建平俞宇颍刘国庆宁波大学力学与材料科学研究中心浙江315211

从实验、理论与数值模拟的结合上,对于高加载率的shpb试验原理提出一种新理念。一方面采用一维有限差分方法对shpb试验原理进行全过程数值模拟,考察shpb试验经典分析方程对于高加载率情况的适用性;另一方面把shpb试验经典分析确定的试... 详细信息

从实验、理论与数值模拟的结合上,对于高加载率的shpb试验原理提出一种新理念。一方面采用一维有限差分方法对shpb试验原理进行全过程数值模拟,考察shpb试验经典分析方程对于高加载率情况的适用性;另一方面把shpb试验经典分析确定的试件材料本构关系嵌入shpb试验全过程数值模拟,考察数值模拟再现高加载率shpb试验测得的反射波形及透射波形的可能性。通过对高加载率shpb试验的数值实例,指明了如同Wu等揭示的实验规律:试件两端的应力平衡依赖于试件厚度及加载率。

关键词：高加载率 shpb试验数值模拟经典分析本构方程