隔热涂层应用于高温SHPB实验的可行性分析

摘要

在分离式Hopkinson压杆（SHPB）高温实验中，对弹性杆端和试样的温度进行控制，避免弹性杆端的过大温升和试样温度的过度下降，是保证实验结果准确性的关键。基于傅里叶导热定律，本文提出在试样与弹性杆间插入特定结构的隔热涂层来降低弹性杆与试样、高温炉之间的热交换效率，从而将弹性杆端和试样的温度控制在允许范围内。从理论分析着手，设计了一种可用于高温SHPB实验的隔热涂层，并通过数值模拟和实验对该方法进行了验证。结果表明：此隔热涂层在高温下强度大幅退化，在400℃以上时，可将其近似看作试样与弹性杆间的一段空隙，忽略其对试样加载的影响。在600℃实验环境下，弹性杆端温度最高达到167℃,试样平均温度下降2.24%。在400℃和600℃下分别采用本文实验方法和高温同步快速组装法对45钢进行加载，所得结果具有良好的一致性，表明本文方法合理可行。