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shpb实验中端面摩擦效应研究

爆炸与冲击 2006年第2期26卷 134-139页

作者：王晓燕卢芳云林玉亮国防科技大学理学院应用物理系

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... 详细信息

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。

关键词：固体力学端面摩擦效应 shpb实验材料性质能量守恒法

岩石Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹动态扩展shpb实验及数值模拟研究

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岩石力学与工程学报 2015年第12期34卷 2474-2485页

作者：王蒙朱哲明谢军四川大学能源工程安全与灾害力学教育部重点实验室四川成都610065

为了研究Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹动态扩展问题及裂纹止裂问题,侧开单裂纹半孔板(single cleavage semi circle compression,SCSCC)试样采用分离式霍普金森压杆(shpb)实验系统进行冲击,完成SCSCC试样I–II复合型裂纹动态断裂实验,并针对实验进... 详细信息

为了研究Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹动态扩展问题及裂纹止裂问题,侧开单裂纹半孔板(single cleavage semi circle compression,SCSCC)试样采用分离式霍普金森压杆(shpb)实验系统进行冲击,完成SCSCC试样I–II复合型裂纹动态断裂实验,并针对实验进行数值分析,研究其扩展路径。为了验证数值模拟的可靠性,不仅进行有限尺寸中心裂纹板受冲击拉伸作用的动态有限差分法分析,而且在对shpb实验进行数值分析后,将模拟监测点应变值与实验中入射杆应变片测得的应变值进行比较。结果表明:(1)验证分析中应力强度因子结果与其他测试的结果比较吻合,同时,模拟监测点记录下的应变值与shpb实验中入射杆应变片记录下的应变数据相比较,两者吻合程度很高,说明使用数值方法模拟shpb实验的可行性;(2)数值模拟的裂纹扩展路径与shpb实验裂纹扩展路径基本吻合;(3)SCSCC试件在扩展过程中,裂纹尖端存在短暂停留现象,并最终朝着试件中轴线方向(最大应力区)移动;(4)SCSCC试件是一种便于研究裂纹动态扩展问题的构型,可以有效地求解不同复合程度的I–II复合型裂纹问题,为后续的止裂研究提供基础。

关键词：岩石力学复合型动态断裂扩展 shpb实验 Autodyn软件侧开单裂纹半孔板

砂浆材料shpb实验及惯性效应的数值模拟研究

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工程力学 2018年第7期35卷 187-193页

作者：李潇方秦孔祥振吴昊陆军工程大学爆炸冲击防灾减灾国家重点实验室江苏南京210007 白城兵器试验中心吉林白城137000

进行了砂浆材料在不同应变率下的shpb实验,拟合实验数据得到了动态强度放大因子DIF随应变率变化的关系曲线。基于实验测得应变率时程曲线,采用简化有限元模型,对实验进行了数值模拟。该文探讨了动态压缩实验中惯性效应产生的原因,并基... 详细信息

进行了砂浆材料在不同应变率下的shpb实验,拟合实验数据得到了动态强度放大因子DIF随应变率变化的关系曲线。基于实验测得应变率时程曲线,采用简化有限元模型,对实验进行了数值模拟。该文探讨了动态压缩实验中惯性效应产生的原因,并基于数值模拟对本实验中惯性效应对材料动态强度的影响进行了剥离,得到了砂浆材料动态强度放大因子随应变率变化的固有特性曲线,并将该固有特性曲线作为数值模拟中应变率效应的输入,计算结果与实验得到的应力-应变曲线吻合较好。进一步通过比较输入CEB推荐曲线和已有半经验公式的模拟结果,验证了所提出砂浆材料动态强度放大因子固有特性曲线的优越性。

关键词： shpb实验应变率效应惯性效应数值模拟简化模型

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塑料shpb实验中的端面摩擦效应

爆炸与冲击 2012年第1期32卷 15-22页

作者：卢玉斌西南科技大学制造过程测试技术教育部重点实验室四川绵阳621010

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... 详细信息

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102 s-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。

关键词：固体力学端面摩擦效应 shpb实验塑料相对滑动速度

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用HJC本构模型模拟混凝土shpb实验

爆炸与冲击 2009年第2期29卷 137-142页

作者：巫绪涛孙善飞李和平合肥工业大学土木与水利工程学院安徽合肥230009

运用Holmquist-Johnson-Cook(HJC)本构模型对混凝土的shpb实验进行了数值模拟。解决了罚函数算法中罚因子合理数值的选取问题。利用模拟结果按shpb两波法重构了试样的应力应变曲线。分析了混凝土材料的shpb实验得到应力应变曲线的有效... 详细信息

运用Holmquist-Johnson-Cook(HJC)本构模型对混凝土的shpb实验进行了数值模拟。解决了罚函数算法中罚因子合理数值的选取问题。利用模拟结果按shpb两波法重构了试样的应力应变曲线。分析了混凝土材料的shpb实验得到应力应变曲线的有效段范围和各段的力学规律。通过比较实际混凝土材料shpb实验和数值模拟得到的应力应变曲线,发现两者体现的力学行为很相似,即HJC模型是描述该类材料的一种合理本构模型。模拟了试样不同平行度公差下的shpb实验,发现在一定应变率范围内其影响程度远大于试样应力(应变)不均匀性。

关键词：固体力学应力应变曲线 HJC模型混凝土 shpb实验

shpb实验中试样形状和尺寸效应的数值模拟

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合肥工业大学学报（自然科学版） 2008年第9期31卷 1509-1512页

作者：孙善飞巫绪涛李和平孟益平合肥工业大学土木与水利工程学院安徽合肥230009

文章采用有效的方法讨论了动态接触算法中罚函数因子K的合理数值,在此基础上,利用LS-DY-NA3D有限元动力分析软件模拟了shpb实验过程。对于不同的试样长度、直径以及不同环厚的环形试样,分别对模拟结果进行了应力-应变曲线重构;发现当试... 详细信息

文章采用有效的方法讨论了动态接触算法中罚函数因子K的合理数值,在此基础上,利用LS-DY-NA3D有限元动力分析软件模拟了shpb实验过程。对于不同的试样长度、直径以及不同环厚的环形试样,分别对模拟结果进行了应力-应变曲线重构;发现当试样与压杆横截面不匹配时,shpb实验将产生较大的误差,尤其是对于环形试样;同时发现对于小直径试样的shpb实验存在一个极限误差;研究结论将对shpb实验中试样尺寸的确定提供借鉴。

关键词： shpb实验数值模拟应力-应变曲线重构

shpb冲击压缩实验中泡沫塑料应力均匀化过程的数值模拟

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振动与冲击 2006年第5期25卷 54-57页

作者：王嵩卢子兴北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100083

对shpb实验中泡沫塑料的本构关系进行了分段线性化处理,基于一维弹性应力波理论用数值方法对变形过程进行了模拟。结果表明,实验初期试件处于严重的应力不均匀状态;并且由于试件与输入/输出杆的界面处存在波阻抗不匹配现象,实验中后期... 详细信息

对shpb实验中泡沫塑料的本构关系进行了分段线性化处理,基于一维弹性应力波理论用数值方法对变形过程进行了模拟。结果表明,实验初期试件处于严重的应力不均匀状态;并且由于试件与输入/输出杆的界面处存在波阻抗不匹配现象,实验中后期的应力均匀化程度也无法得到有效提高;若将子弹及输入/输出杆的材料更换为刚度较低的聚合物,可有效地减少波阻抗不匹配的程度,从而使实验中后期的应力均匀化水平得以大幅度提高,但实验所能够达到的最大应变值可能受到限制。

关键词：泡沫塑料应力波 shpb实验动态压缩

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煤岩材料shpb实验被动围压数值模拟研究

采矿与安全工程学报 2014年第6期31卷 957-962页

作者：李成武王金贵胡泊王川中国矿业大学(北京)资源与安全工程学院北京100083

煤岩动力灾害严重威胁着煤矿的安全高效生产,研究煤岩材料在复杂应力状态下的动态力学性能对煤岩动力灾害的预测预防有重要意义。利用有限元分析软件LS-DYNA,采用岩石的Holmquist-Johnson-Cook(HJC)本构模型,对煤岩shpb实验进行数值模拟... 详细信息

煤岩动力灾害严重威胁着煤矿的安全高效生产,研究煤岩材料在复杂应力状态下的动态力学性能对煤岩动力灾害的预测预防有重要意义。利用有限元分析软件LS-DYNA,采用岩石的Holmquist-Johnson-Cook(HJC)本构模型,对煤岩shpb实验进行数值模拟,在模拟结果与实验结果相似性较好的基础上,对煤岩shpb被动围压实验进行数值模拟。结果表明:围压套筒的弹性模量、厚度、摩擦因数及套筒与试件的间隙对煤岩材料的动态力学性能有显著影响。根据研究成果,在工程中可为煤柱增加一外加层,通过合理设计外加层的弹性模量、厚度、间隙及摩擦因数等参数,增强煤柱的抗冲击能力。

关键词：煤岩 shpb实验被动围压 HJC本构模型

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shpb实验入射波整形精细化研究及应用

SHPB实验入射波整形精细化研究及应用

作者：李汶峰南京理工大学

学位级别：硕士

在现代科学技术研究中,特别是爆炸与冲击动力学领域,我们需要关注研究材料的动态力学性能,而shpb实验作为最常用、最有说服力的实验手段,在高应变率(10-10 s)的作用下,已经被广泛应用于研究常见金属材料、脆性材料、软材料、泡沫材料等... 详细信息

在现代科学技术研究中,特别是爆炸与冲击动力学领域,我们需要关注研究材料的动态力学性能,而shpb实验作为最常用、最有说服力的实验手段,在高应变率(10-10 s)的作用下,已经被广泛应用于研究常见金属材料、脆性材料、软材料、泡沫材料等动态力学响应性能。为了获得有效的、精确的实验数据,shpb实验中试件的应力均匀性和恒应变率变形必须得到保证,那么就需通过对shpb实验装置进行改造以获取合适的入射波形,而利用整形器来调整入射波形的整形技术,由于方便、可操作性强,在shpb实验中被广泛使用。本文首先结合波动力学理论,分析了shpb实验中的核心技术,阐明了一维应力波传播理论和两弹性杆相互撞击模型,介绍了本文研究使用的三种规格的shpb实验装置及各部分的作用,从理论上分析shpb实验技术原理,并推导出试件的应力、应变、应变率与入射波、反射波和透射波信号之间的关系。开展带整形器的入射波整形技术研究,分析整理整形器的参数对入射波形状的影响规律,本文先是利用量纲分析理论研究入射波形影响因素,论证了入射波整形技术实验满足严格的相似律,并通过实验和仿真对结论进行了验证。然后选取紫铜材料的整形器为研究对象,在直径37mm shpb实验设备上开展了整形器的直径和厚度,以及撞击杆速度和长度对入射波形状影响规律的实验研究,并且加以仿真数值模拟,分析各个影响因素对入射波形两个重要拐点T1和T2的影响规律,得出拐点T1和T2的无量纲表达式。研究结果表明:整形器可以延长入射波形的上升沿时间,同时可以过滤掉实验中的高频振荡波;整形器的直径增大使整形器的广义强度增大,导致第一个拐点T1的高度提高;整形器厚度的增加,导致整形器受冲击压缩的应变率降低和压缩时间增加,所以第一个拐点T1逐渐降低,第二个拐点T2逐渐右移;撞击杆速度的提高会使第一个拐点T1的高度提高和第二个拐点T2的位置左移;而撞击杆长度只是影响入射波的持续时间,不会对整形器调整入射波形状产生影响。最后分析shpb实验中金属材料和脆性材料常见的两种反射波形,通过上述研究结论,给出两种反射波的具体调整方法,实现近似的平台波,以满足shpb实验中的应力均匀和恒应变率变形,并且选取混凝土材料为试件,进行shpb实验,通过对整形器尺寸的设计,验证整形器尺寸对入射波形影响规律的正确性,得出混凝土的应力应变曲线,为脆性材料的shpb实验中整形器的设计提供了指导意义。

关键词： shpb实验量纲分析入射波形整形器应力平衡恒应变率