组合静载条件下SHPB试件长径比优选研究

摘要

为优选三维静组合条件下冲击试验的试件最佳长径比,利用改造的分离式霍普金森压杆(SHPB),开展了5种不同长径比(直径50 mm,长度分别为30 mm、40 mm、50 mm、60 mm和70 mm)混合花岗岩试件在恒定轴压(4 MPa)和围压(4 MPa)条件下的冲击试验。从试件应力平衡状态、应力差相对值以及动态应力特征的等方面,分析了试件长径比对应力平衡时间、峰值强度的影响,同时引入割线模量以更好说明试件在组合加载下塑性变形情况。结果表明:试验过程中试件的应力平衡是实时变化的,在应力准弹性增加的起点至应力峰值点的时程内处于相对平衡,长径比不同平衡时间呈差异性,平衡持续时长1.0>0.6>0.8>1.2>1.4;随长径比的递增,满足均匀状态的试件两端应力差相对值所需的应力波反射次数增加,峰值强度出现波动变化,峰值点的割线模量逐渐增加且当长径比由1.2增至1.4时出现明显的阶跃;由此可知,在低水平(≤10 MPa)恒定轴压和围压组合静载条件下开展SHPB试验的试件最佳长径比为1.0,与无组合静载伺服条件下的冲击试验结果不同,可为其他岩种在类似条件下的长径比优选提供参考。