摘要：采用入射波整形技术对Al2O3陶瓷进行了分离式霍普金森压杆(SHPB)动态压缩试验。通过合理设计整形器尺寸和子弹初速,获得了较为理想的入射波。试验结果表明:入射波整形技术可以有效地研究脆性材料的恒应变率变形行为;而入射波整形技术结合直接测量应变方法可以准确地测定高强度脆性材料在高应变率下的应力—应变曲线。

摘要：分离式霍普金森压杆(SHPB)属于材料动态力学领域的基本实验装置,为了提高试验效率和精度,实验数据需要借助计算机处理。由于SHPB装置的多样性和待测试件的差异性,目前为止SHPB数据处理相关算法尚未统一,暂无标准化的商业处理软件。本文采用弥散修正、对齐三波波形等算法,采用VC++语言编写可视化的数据处理程序。本程序可快速分离已往在实验室需要人工分离的入射波,反射波和透射波。结果表明:程序中采用的弥散修正、对齐三波波形等算法稳健、可靠,运用该程序进行数据处理操作方便,计算结果准确。

摘要：为研究冲击载荷下预制孔洞煤样力学特性及能量耗散规律,制备含轴向孔洞的直径50 mm,高50 mm圆柱体煤样,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)装置,开展8个孔洞尺寸和3个冲击气压水平的加载试验研究,借助平面场应变测量技术(VIC-2D)和高速摄像机,分析了冲击加载过程中试件动态应力、动态应变、裂纹演化、破坏失效及能量耗散特性。结果表明:①在试验涉及的孔洞直径范围内,冲击载荷下完整与孔洞煤样动态应力-应变过程均呈现微裂隙压密阶段、弹性阶段、塑性阶段和破坏阶段。同一冲击气压下,随孔径增大,煤样动态抗压强度、动态峰值应变均降低;孔径由0增大至8 mm时,煤样动态抗压强度和峰值应变下降出现快-慢分区特征。与完整煤样以拉伸裂纹破坏为主不同,孔洞煤样主要以拉伸裂纹-剪切裂纹复合破坏为主,且随着孔径增加,试件内部裂纹扩展能力变弱。②揭示了冲击载荷下孔洞煤样的能量耗散规律:孔洞煤样透射能、吸收能与孔径呈负相关,反射能与孔径呈正相关,这主要由孔洞改变试件过波面积造成。随孔径增大,煤样过波面积降低,其吸收能和透射能随之降低,与冲击载荷下孔洞煤样破碎度与孔径负相关结论相一致。研究成果有利于明晰冲击地压巷道钻孔卸压机理,为冲击地压防治提供理论支持。

摘要：本文基于分离式霍普金森压杆试验装置,在4种不同的应变率下研究了4种不同玄武岩纤维掺量混凝土的破坏行为和能量耗散特征。结果表明:随应变率的增加,不同玄武岩纤维掺量混凝土的分形维数均线性增加,掺入纤维会降低分形维数增长的速率;混凝土的入射能、反射能、耗散能均呈线性增长趋势,透射能呈轻微下降趋势。随纤维掺量的增加,不同应变率下玄武岩纤维混凝土的分形维数先增大后减小,耗散能密度呈先增大后减小再增大的“S”形趋势。随着分形维数的增长,不同玄武岩纤维掺量混凝土的耗散能密度均呈线性增长。当纤维体积分数为0.1%时,混凝土的性能最优,可承受的损伤最大。

摘要：为探究冲击荷载作用下花岗岩的动态力学参数的变化规律,文中利用分离式霍普金森压杆试验技术(SHPB)对花岗岩试件进行冲击试验。结果表明,花岗岩的峰值应力随着应变率的增长呈线性增长,表现出明显的应变率效应。动态弹性模量与应变速率间存在正相关性,峰值应变与应变率呈现S型函数关系,极限应变随应变率的增长呈现出线性递增趋势。

摘要：为得到韧性粉末在动态压缩下的力学行为,采用分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)对微米级铝粉进行了不同加载条件下的动态压缩实验。利用高速摄像机和红外测温系统(infrared temperature measurement system,ITMS)分别记录散斑场的发展和动态加载过程中铝粉试样的表面温度。从10^(-4) s^(-1)~3600 s^(-1)应变率范围内,铝粉应变率效应明显。数字图像相关法(digital image correlation,DIC)结果表明,试样整体变形不均匀,压缩前期试样压实由颗粒平动主导,后期转变为颗粒旋转和滑移主导。ITMS结果表明,与固体材料温升特性不同,加载后铝粉试样的辐射温度仍然上升。在铝粉试样中,由于有大量孔隙,颗粒在应力波驱动下加速运动,冲击能转化为颗粒动能,试样进一步压缩后,孔隙减少,颗粒运动受到限制,动能转化为颗粒内能,试样温度升高。

摘要：巷道围岩支护结构在冲击动载作用下的破坏是深部煤炭开采面临的突出问题,研究动态拉应力作用下锚固围岩的力学响应对揭示锚固结构破坏机制具有一定指导意义。采用分离式霍普金森压杆研究预紧力、锚固方式对锚固岩体抗拉性能的影响规律,分析锚固岩体动态破坏过程及加载过程中锚杆、岩石基体的应变时程。研究结果表明:高预紧力、全长锚固均可提高锚固岩体的抗拉强度与弹性模量;锚固岩体失效经历初期加载阶段、主裂纹形成阶段和宏观破坏形成阶段,高预紧力、全长锚固延缓了主裂纹形成时间,让压锚杆可以承担岩石基体较大的变形使其不丧失锚固能力;端锚试件主裂纹形成之前锚杆与岩石基体共同承载拉应力波,主裂纹形成后外力仅由锚杆承担,直至脱锚;全长锚固时锚杆与岩体共同承载,抵御外部动态拉应力;让压结构改变了锚杆的刚度与变形能力,使其适应岩石基体变形而避免脱锚。研究成果对受动载荷扰动巷道锚杆支护参数设计具有一定的理论指导意义。

摘要：冲击载荷作用下煤岩能量转化与损伤控制是煤岩冲击动力学领域关注的重点问题.利用分离式霍普金森压杆和自制侧限约束装置,对煤样进行不同速度等级、不同约束状态冲击压缩试验,研究其能量耗散规律和破坏失效模式,并结合超声波测试、CT扫描分析侧限约束条件下煤样损伤特征.结果表明:冲击压缩过程中煤样能量转化分布具有同步异幅特征,受煤低波阻抗特性影响显著.单轴冲击条件煤样呈脆性失稳破坏,从低速冲击的劈裂破坏向高速冲击下压碎破坏模式转变,耗散能与冲击速度呈二次函数正相关关系.受能量相同的入射波作用,侧限约束下煤样微裂隙扩展贯通困难,耗散能明显低于单轴冲击,煤样外观保持整体性较好,发生塑性变形破坏.随着冲击速度的提高,冲击载荷对煤样损伤程度的影响占主导因素,三维重构模型显示煤样内部损伤裂隙体积增幅明显,超声波高频信号降低、低频信号上升、频谱由单主峰向多峰转变.依据纵波波速变化特征,建立了侧限约束煤样损伤程度与冲击速度的关系表达式,可为相关工程设计施工提供参考.

摘要：与粗晶材料相比,超细晶材料具有高强度、高强韧性和超塑性等特点,受到了众多领域的关注。在工业应用和国防军事领域,普遍存在动态加载状态下的高应变速率变形问题。因此,研究超细晶材料在高应变速率加载下的动态力学响应和失效机理对材料应用和结构设计具有重要意义。采用分离式霍普金森压杆技术研究动态载荷下超细晶材料的力学行为已成为一个重要的方向。综述了动态载荷下超细晶材料的力学性能和绝热剪切行为的相关研究进展,重点对超细晶材料的动态力学行为、绝热剪切带的形成机理与发展演变以及动态力学行为的本构方程进行了归纳总结,对超细晶材料动态力学行为研究过程中存在的问题和今后的研究方向进行了分析和展望,以期为超细晶材料在动态载荷下的应用提供参考。

摘要：为得到颗粒尺寸对铝粉动态压缩响应的影响规律,基于分离式霍普金森压杆对3种不同尺寸颗粒的铝粉进行了不同应变率的加载,并采用红外测温系统测量了冲击压缩过程中铝粉试样的表面温度。应力应变结果表明:不同尺寸颗粒的铝粉对应变率的敏感程度不同,大颗粒试样对应变率效应不敏感,小颗粒试样的应变率效应明显。对比结果发现:粉体中颗粒越容易发生重排,加载速率对其影响就越大。加载试验后使用扫描电镜观察断口界面处的颗粒变形特点,发现颗粒较小的试样中颗粒变形较均匀,说明此试样受力相对均匀。红外测温结果表明,即使试样的加载历程相同,不同尺寸颗粒试样的温度变化不同;由颗粒间摩擦产生的内能沉积在颗粒表层,颗粒内外温度分布不均匀导致试样温度不同。