SHPB

摘要： In this paper,a split Hopkinson pressure bar(SHPB)was used to investigate the dynamic impact mechanical behavior of sisal fiber-reinforced cement-based composites(SFRCCs),and the microscopic damage evolution of the composites was analyzed by scanning electron microscopy(SEM)and energy-dispersive X-ray spectrome-try(EDS).The results show that the addition of sisal fibers improves the impact resistance of cement-based composite materials.Compared with ordinary cement-based composites(OCCs),the SFRCCs demonstrate higher post-peak strength,ductility,and energy absorption capacity with higher fiber content.Moreover,the SFRCCs are strain rate sensitive materials,and their peak stress,ultimate strain,and energy integrals all increase with increasing strain rate.From the perspective of fracture failure characteristics,the failure of OCCs is dominated by the brittle failure of crystal cleavage.In contrast,the failure mode of the SFRCCs changes to microscale matrix cracks,multi-scale pull-out interface debonding of fibers(fine filaments and bundles),and mechanical interlock.This research provides an experimental basis for the engineering application of high-performance and green cement-based composites.

摘要： 我国多年冻结区和季节性冻结区面积广泛,在这些地区进行工程建设和矿产资源开采必须考虑特殊的地质和气候条件,其中寒区边坡的稳定性问题值得研究.以位于西藏自治区的玉龙铜矿为例,矿区平均海拔约4000 m,最冷月日平均最低气温约-20°C,冻结期长,边坡稳定性受冻融作用显著,冻结岩层给爆破开挖带来诸多困难,制约了矿山生产效率.为研究低温条件下边坡岩石的动态力学特性,从西藏玉龙铜矿边坡钻取了大理岩试样,借助含低温控制系统的分离式霍普金森压杆(SHPB)实验系统,对常温干燥、常温饱水和低温冻结三种状态的岩样进行了动态拉压力学实验,以探究温度、含水量对岩石动态力学性质的影响.试验结果表明:(1)受低温水冰相变和岩石基质冷缩的共同影响,-20°C冻结岩样的平均单轴动态压缩、拉伸强度较常温下有所增大.其中,岩石基质的冷缩现象是造成冻结岩石强度显著提高的主要原因.四种应变率下,压缩应力分别增大1.30、1.62、1.41、1.43倍,拉伸应力分别增大1.36、1.28、1.22和1.29倍;(2)受孔隙水软化影响,饱水岩样动态强度小于干燥岩样,因此同一应变率下的实验数据满足规律,即冻结岩样强度最高,干燥次之,饱水最低;(3)相同应变率下,饱水大理石的动态冲击破碎时间最长,且随应变率增大下降速度最快,同时,在相同应变率下,冻结岩样破碎耗能大于常温耗能,随应变率变化增幅最大.

摘要： 为研究斜井井筒采用冻结法施工穿过松软含水黏土层时,冻结壁失稳、冻结管破坏与黏土强度、黏土变形之间的关系,以黏土为试验对象,通过高压固结仪还原深部黏土受压变形过程,利用SHPB试验装置对无侧限、有侧限条件下的黏土试件进行不同应变率加载,借助高速摄影机拍摄黏土试件的变形破坏过程。研究结果表明:无侧限条件下,黏土试件变形大,被压成“薄饼状”,但仍具有一定的承载力,且存在透射信号差的问题;黏土试件以环刀作为侧限约束,环刀起到被动围压的作用,试件透射信号幅值明显增大,侧限条件下试件的峰值应力、应变与应变率呈正相关的关系;侧限条件下引入岩石类材料损伤变量D,通过分析损伤变量D随应变的演化规律,发现在相同应变比条件下,冲击速度越大,则D值越小,试件的压实程度越高;侧限条件下黏土具有明显的回弹现象,试件的回弹量随着平均应变率的增大而增大,黏土的回弹作用会对井筒、冻结管产生预压力,对其稳定性产生负面影响。

摘要： 为了研究三友露天石灰石矿在开采过程中爆破引发的冲击载荷对于矿石力学特性的影响与破碎时能量的变化规律,采用SHPB实验系统对石灰石进行不同冲压气压下的冲击加载实验,分析了石灰石的动态强度及能量变化规律反映岩石内部裂纹的产生发育过程。经研究结果表明,应变率为26.25 s^(-1)时,岩石的动态抗压强度80.67 MPa,应变率增加至34.30 s^(-1)时,岩石的动态抗压强度98.00 MPa;动态抗压强度随应变率增加呈现出指数增加的趋势,且存在一个应变率分界值,在应变率小于29.00 s^(-1)时,石灰石的动态抗压强度增长缓慢,在当应变率大于29.00 s^(-1)时,石灰石的动态抗压强度快速增加;随着入射能的增加,吸收能与其成线性增加趋势,透射能与其成二次函数增加趋势;随着应变率的增加,岩石单位体积吸收能从0.24 J/cm^(3)增加到0.63 J/cm^(3),表明岩石在高应变率下破坏耗能更大。

摘要： 为对高温后大理岩动态压缩实验结果进行验证并探索数值模拟方法,采用“参考-计算-试算-调整”的方法基于HJC本构模型对不同温度等级高温处理后大理岩材料模型参数进行确定,利用ANSYS/LS-DYNA数值模拟软件对高温处理后大理岩SHPB实验进行数值模拟,并将数值模拟结果与室内实验结果进行对比分析。结果表明,数值模拟结果与室内实验结果具有一致性;大理岩试件破坏呈现裂隙由边缘向中心发展的趋势,表现为先以劈裂拉伸破坏产生裂隙进而进一步完全破坏,这种现象在实验过程中往往因观察区间较短容易被忽视;HJC本构模型可以有效地表征大理岩试件各项物理力学性质;通过对部分模型参数修改可以有效地对不同等级高温处理后大理岩试件物理力学参数描述;温度的损伤效应对于大理岩试件动态冲击破坏形态的影响体现在破碎后细粒量,随着处理温度的升高,大理岩破碎后细粒也不断增多。

摘要： 粗骨料作为混凝土材料组成最主要的部分,对混凝土力学性能和破坏模式有着很重要的影响。为了研究粗骨料平均粒径对混凝土动态力学性能的影响规律,针对不同平均粗骨料平均粒径(6、12、24 mm)的混凝土和砂浆材料进行了一系列SHPB试验,得到了不同应变率下各试件的应力-应变曲线,并对每种材料的动态增长因子(dynamic increase factor,DIF)与应变率的对数进行了线性拟合。结果表明:砂浆和混凝土材料的抗压强度具有明显的应变率效应,其动态抗压强度随着应变率的增加而逐渐增大,应力-应变曲线呈现相似的变化趋势;在相同的动态应变率条件下,平均粗骨料粒径为12 mm的混凝土的动态抗压强度最大,这与准静态条件下砂浆抗压强度最大截然不同;不同粗骨料粒径混凝土材料的应变率强化系数均大于砂浆材料,且随着粗骨料无量纲尺寸的增大,混凝土材料的应变率强化因子呈现先增大后减小的趋势。

摘要： 为了研究铝合金材料在新能源汽车上受到的动载作用,本文以6061和7075两种典型的铝合金材料作为研究对象,通过采用压杆试验装置(SHPB)开展不同冲击气压下6061和7075铝合金的动态力学特征和应力波传递规律,考察了该材料在不同应变率下的行为特征,分析了在不同载荷作用下应力波传递和材料损伤的关系。结果表明:随着应变率的增大,入射波应力随之增大,透射波应力幅度明显提升,导致透射波传递的时间变长,在高应变率下更容易使材料受损。

摘要： 为研究不同长径比煤样动态压缩下能量耗散规律和破碎分形特征,采用Φ50 mm分离式霍普金森压杆(Split Hopkinson Pressure Bars,SHPB)试验系统,以相同冲击气压0.35 MPa对直径50 mm,长径比分别为0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,0.9和1.0的煤样进行单轴冲击压缩试验,定义了可判定应力平衡状态的指标——应力平衡系数ξ,发现了能量耗散的长径比效应并讨论了其与应力平衡的关系,分析了长径比和耗能密度对煤样破碎分形特征的影响。研究结果表明:不同长径比煤样应力-应变曲线形态基本一致,均包含弹性阶段、塑性阶段和破坏阶段3个阶段,随长径比增加,曲线塑性阶段增大;根据应力平衡系数ξ确定煤样的临界长径比为0.6,低于临界长径比的试件易达到应力平衡,超过临界长径比试件将难以在破坏前达成应力平衡;煤样动态压缩破碎耗能与耗能占比的长径比效应表现为:随长径比增加分2个阶段,且其分界点接近临界长径比,各阶段内呈线性增加关系,阶段间呈台阶式下降;试件尺寸增加引起原生缺陷摩擦耗能增加和端部摩擦效应增强,超过临界长径比的试件应力达到峰值前其变形量降低形成了破碎耗能和耗能占比的台阶式下降;碎块平均粒径随长径比增大线性增加,但破碎块度分形维数呈线性降低;煤样的分形维数与耗能密度呈乘幂关系,耗能密度越大试样越破碎,但其破碎效率逐渐降低。

摘要： 通过PFC颗粒流数值分析软件对SHPB试验进行数值模拟,研究了不同应变率对花岗岩力学性能的影响,探讨了不同应变率对花岗岩峰值应力、峰值应变的影响规律,分析了花岗岩在不同应变率作用下的破坏规律。结果表明:随着应变率的增加,峰值应力显著增加,表现出较强的应变率相关性;应变率增大,弹性模量随之增大。冲击荷载下花岗岩试件裂纹以拉伸为主,试样的动态破坏破碎程度随着应变率的增大而增大。

摘要： To investigate the degradation mechanism of static tensile mechanical behaviors of marble containing dynamic damage,multiple impact loading tests were performed on the disc marble samples,and then static Brazilian tests were conducted for the damaged samples.Besides,coupling modeling technology of finite difference method(FDM)—discrete element method(DEM)was used to carry out the numerical investigation.The results show that after multiple impacts,more white patches appear on the surface,and some microcracks,macro-fractures as well as pulverized grains are found by optical microscopic.The static tensile strength decreases with the increase of the dynamic damage variable characterized by the ultrasonic wave velocity of sample.The interaction between grains in the damaged sample becomes intense in the subsequent static loading process,causing a relatively large strain.The volume of the fragments falling off around the loading points becomes larger as impact number increases.As the dynamic damage increases,the absorbed energy of sample during the static loading first decreases and then tends to be stable.Both the stress concentration and the breakage of the force chains are the root causes of the degradation of the static tensile strength.

摘要： 采用材料试验机和分离式霍普金森杆装置对NiTi合金在不同温度（298K~873K）和应变率（5×10-4s-1~2.3×103s-1）范围内的压缩力学行为进行了系统的实验研究。结果表明：在此应变率范围内，马氏体状态下的NiTi 合金的相变屈服应力和位错屈服应力随应变率的提高而略有增加，位错塑性变形前的弹性模量随着应变率的增加而增大；奥氏体状态下的NiTi合金屈服强度随应变率的提高而增大，而流动应力和硬化模量则随温度的升高而逐渐降低。

摘要： 采用材料试验机和分离式霍普金森杆装置对NiTi合金在不同温度（298K~873K）和应变率（5×10-4s-1~2.3×103s-1）范围内的压缩力学行为进行了系统的实验研究。结果表明：在此应变率范围内，马氏体状态下的NiTi 合金的相变屈服应力和位错屈服应力随应变率的提高而略有增加，位错塑性变形前的弹性模量随着应变率的增加而增大；奥氏体状态下的NiTi合金屈服强度随应变率的提高而增大，而流动应力和硬化模量则随温度的升高而逐渐降低。

摘要： 采用材料试验机和分离式霍普金森杆装置对NiTi合金在不同温度（298K~873K）和应变率（5×10-4s-1~2.3×103s-1）范围内的压缩力学行为进行了系统的实验研究。结果表明：在此应变率范围内，马氏体状态下的NiTi 合金的相变屈服应力和位错屈服应力随应变率的提高而略有增加，位错塑性变形前的弹性模量随着应变率的增加而增大；奥氏体状态下的NiTi合金屈服强度随应变率的提高而增大，而流动应力和硬化模量则随温度的升高而逐渐降低。

摘要： 采用材料试验机和分离式霍普金森杆装置对NiTi合金在不同温度（298K~873K）和应变率（5×10-4s-1~2.3×103s-1）范围内的压缩力学行为进行了系统的实验研究。结果表明：在此应变率范围内，马氏体状态下的NiTi 合金的相变屈服应力和位错屈服应力随应变率的提高而略有增加，位错塑性变形前的弹性模量随着应变率的增加而增大；奥氏体状态下的NiTi合金屈服强度随应变率的提高而增大，而流动应力和硬化模量则随温度的升高而逐渐降低。

摘要： 采用分离式霍普金森杆(SHPB)加载的平台巴西圆盘(FBD)和半圆盘三点弯(SCB)两种试样，对某 PBX炸药进行了不同密度，不同加载率下的动态拉伸实验。两种构形试样的实验结果均表明，该PBX炸药材料的拉伸强度随试样密度及加载率的增高而增高，具有比较明显的加载率效应。SCB试样能实现较高的加载率，而FBD试样中应力分布比较均匀。SCB试样得到的峰值拉伸强度大于FBD试样的结果，但两种构形试样得到的平均拉伸强度相对吻合。

摘要： 采用分离式霍普金森杆(SHPB)加载的平台巴西圆盘(FBD)和半圆盘三点弯(SCB)两种试样，对某 PBX炸药进行了不同密度，不同加载率下的动态拉伸实验。两种构形试样的实验结果均表明，该PBX炸药材料的拉伸强度随试样密度及加载率的增高而增高，具有比较明显的加载率效应。SCB试样能实现较高的加载率，而FBD试样中应力分布比较均匀。SCB试样得到的峰值拉伸强度大于FBD试样的结果，但两种构形试样得到的平均拉伸强度相对吻合。

摘要： 采用分离式霍普金森杆(SHPB)加载的平台巴西圆盘(FBD)和半圆盘三点弯(SCB)两种试样，对某 PBX炸药进行了不同密度，不同加载率下的动态拉伸实验。两种构形试样的实验结果均表明，该PBX炸药材料的拉伸强度随试样密度及加载率的增高而增高，具有比较明显的加载率效应。SCB试样能实现较高的加载率，而FBD试样中应力分布比较均匀。SCB试样得到的峰值拉伸强度大于FBD试样的结果，但两种构形试样得到的平均拉伸强度相对吻合。

摘要： 采用分离式霍普金森杆(SHPB)加载的平台巴西圆盘(FBD)和半圆盘三点弯(SCB)两种试样，对某 PBX炸药进行了不同密度，不同加载率下的动态拉伸实验。两种构形试样的实验结果均表明，该PBX炸药材料的拉伸强度随试样密度及加载率的增高而增高，具有比较明显的加载率效应。SCB试样能实现较高的加载率，而FBD试样中应力分布比较均匀。SCB试样得到的峰值拉伸强度大于FBD试样的结果，但两种构形试样得到的平均拉伸强度相对吻合。

摘要： 采用分离式霍普金森杆(SHPB)加载的平台巴西圆盘(FBD)和半圆盘三点弯(SCB)两种试样，对某 PBX炸药进行了不同密度，不同加载率下的动态拉伸实验。两种构形试样的实验结果均表明，该PBX炸药材料的拉伸强度随试样密度及加载率的增高而增高，具有比较明显的加载率效应。SCB试样能实现较高的加载率，而FBD试样中应力分布比较均匀。SCB试样得到的峰值拉伸强度大于FBD试样的结果，但两种构形试样得到的平均拉伸强度相对吻合。

摘要： 利用SHPB加载波整形技术，实现了低阻抗材料两端应力平衡和常应变率加载，采用半导体应变片以及石英晶体联合测试的方法，得到了不同应变率下某PBX炸药的应力应变曲线，初步建立了该炸药的唯象本构模型；在SHPB装置上开展了PBX炸药的动态巴西试验，结合数字相关技术，获得了试样裂纹附近的应变场分布，初步建立了PBX炸药的动态拉伸本构模型。

摘要： 本发明涉及一种SHPB测试用高温加热系统，属于材料动态力学试验技术领域。包括上箱体、下箱体、试样夹具、空心发热体、导轨、隔热挡板、金属杆、弹簧、衔铁、电磁铁和控制单元；下箱体两侧对称位置开有导向孔且内部设有空心发热体，导轨从空心发热体中穿过并通过导轨支架固定在下箱体上；试样夹具可在导轨上滑动；上箱体上穿设有金属杆，金属杆一端设有隔热挡板，另一端设有衔铁，衔铁与上箱体之间的金属杆上套设有弹簧，上箱体顶部设有电磁铁；上箱体及下箱体空余空间填充保温材料，控制单元用于控制电磁铁和空心发热体的通断电。所述系统配合分离式霍普金森杆使用，可实现测试样品的封闭加热和原位加载，测试精度较高。

摘要： 本发明属于冲击试验领域，具体涉及一种消除SHPB试验中部分系统误差的方法。包括如下步骤：(1)：考虑系统误差，在满足一维应力条件以及应力均匀条件的前提下建立空杆实验模型；(2)：空杆实验，入射波εi通过入射杆传播至接触面α，在α界面存在空杆实验反射波εr，再传播至透射杆形成空杆实验透射波εt，εi、εt的差值为系统误差的量值εe，εe＝εi‑εt，且系统误差的量值与反射波值相等，即εe＝|εr|＝εi‑εt；(3)：夹持实验中处理数据时，通过步骤(2)得到的εe对数据进行修正。该发明有效排除了SHPB实验中部分系统误差对实验数据的影响，提高了数据的准确性。

摘要： 本发明公开了一种用于SHPB圆盘试件的防护与定位加载装置，其特征在于：包括基座、控制器模块，所述第三液压升降装置前端面下端中间位置设置有用于发出激光射线的激光水平仪，本发明通过激光测距传感器测量第三液压升降装置推动支撑架上升的高度，从而判断圆盘试件的中心线的高度，实现自动调节圆盘试件中心线与入射杆中线对齐的作用，通过第一激光测距传感器检测圆盘试件距离距离推动块之间的距离，从而通过控制器模块控制第四液压升降装置工作，推动推动块进行移动，实现对圆盘试件竖直方向中心线与支撑架中线对齐的作用，并通过激光水平仪发出的射线进行对比判断，提升工作效率，降低对齐的误差，同时起到防护的作用，操作简单。

摘要： 本发明公开了球孔随机分布的多孔混凝土SHPB试验结构效应计算方法，在利用有限元方法建立球孔随机分布的多孔混凝土SHPB试样数值模型时，先计算细观单胞模型各等效材料模型参数随孔洞率的拟合曲线，以立方体网格划分球孔随机分布的多孔混凝土SHPB试样，然后结合球孔随机分布的多孔混凝土SHPB试验和相应的有限元分析模型，以入射杆上实测入射波为有限元模型的输入应力波，重构球孔随机分布的多孔混凝土SHPB试验在不同入射波下的应力‑应变曲线。本发明考虑了多孔混凝土中球孔随机分布的影响，避免了直接针对SHPB试样基体划分网格带来的网格过细、计算时间长、易出现动力学数值仿真计算中“沙漏”现场的诸多问题，且模型更加符合实际试样球孔随机分布的特性。

摘要： 本发明公开了一种在SHPB压变装置上实现SHTB拉变功能的结构，包括调整模块和夹紧模块；所述调整模块包括若干个传力杆导轨支撑座、设置于每一个传力杆导轨支撑座上的传力杆导轨、穿过传力杆导轨并在传力杆导轨上滑动的传力杆，所述传力杆的右端固定连接有夹紧模块，所述夹紧模块夹紧试样；在传力杆的左端承受压力波时，所述传力杆的右端通过夹紧模块将撞击的压力波转化成拉力波传递到试样上。本发明在SHPB压变装置上实现SHTB拉变功能的结构，结构简单紧凑，安装方便，具有较好的测试精度，能够更好的测试出材料的动态力学性能，扩展了原SHPB实验设备的应用范围。

摘要： 本发明涉及一种SHPB钢筋与混凝土动态粘结滑移试验附加装置，包括SHPB,所述SHPB的入射杆内端设有附加装置A、其透射杆内端设置有附加装置B，并于附加装置A与附加装置B间夹设有粘结滑移试件，通过附加装置给钢筋提供滑移行程，提高粘结滑移试件与SHPB接触面平整度及平直度，实现钢筋内贴应变片的顺利导出，还能使试件突破尺寸的限制，从而进一步提高了SHPB的试验测试范围。

摘要： 本发明公开了一种SHPB整形器加噪装置及损伤分析方法，包括设置于真三轴霍普金森压杆装置的入射杆与高压气炮之间的装置本体；装置本体为钢制圆柱形封闭腔体结构，装置本体的内腔中设置若干个不同粒径的钢珠；装置本体的一端与高压气炮抵接，另一端通过橡胶垫片与真三轴霍普金森压杆装置的入射杆抵接。本发明通过设计一种整形器加噪装置，丰富了入射波的各个频段的成分，后期通过小波分析的方法比较入射波与透射波不同频段的波的幅值变化，从而分析出试样内部的裂隙、孔洞等损伤情况。

摘要： 本发明提供一种动态水力压裂的SHPB实验装置及其应用方法，涉及一种实验力学技术领域。该发明包括水压加载装置和SHPB加载装置，SHPB加载装置包括冲击弹头、入射杆、透射杆、吸收杆和阻尼器，水压加载装置包括入射杆加载套筒、水压套筒和水压封闭套筒，冲击弹头位于入射杆的左侧，入射杆的右端套设有入射杆加载套筒，入射杆加载套筒的右侧设置有水压套筒，水压套筒的右端套设有水压封闭套筒，水压封闭套筒的右端套设在透射杆的左端，透射杆的右侧设置有吸收杆，吸收杆的右端设置有阻尼器。本发明实现了动态的水压加载，克服了传统水力压裂试验加载率较低的限制，可以模拟岩石的动态水力压裂过程。

摘要： 本发明提供一种基于SHPB试验系统的负温试件温度维持装置及其使用方法，涉及一种负温状态下的动态断裂力学技术领域。该发明包括圆筒外壳，圆筒外壳由两个半圆筒构成，可以实现对半开合，并且圆筒外壳侧端设置有开孔，开孔用以穿过SHPB实验系统的杆系，圆筒外壳内侧粘合有软质泡沫塑料绝热层，圆筒外壳的底端设置有冷凝水收集槽，冷凝水收集槽的中部设置有开口，并且冷凝水收集槽通过开口与排水排气导管连通，圆筒外壳的顶端设置有波纹管接口，波纹管接口与外部冷源装置对接。本发明通过将试件周围空间封闭起来，形成绝热的腔体空间，并通入冷源使装置内部稳定维持负温，从而隔绝实验室环境影响。

摘要： 本实用新型公开了一种基于SHPB试验系统的双通道组合接线盒，它至少包括一个双通道接线盒，所述的双通道接线盒由上下两个壳体扣合在一起构成一个密封的可翻折绝缘箱体，两个壳体的前侧均设有带内螺纹的圆形孔，通过圆形孔旋入中空螺栓，在上壳体上设有四个接线头。本实用新型通过设置有两个采集通道，每个接线盒可连接两个应变片，可根据需要自行组合拼接，适应不同的试验需求，变传统的数据线直接缠接为金属夹的夹接，方便快速，且由于接线头外露端的绝缘设计，避免了线头间的短路，直接省去了缠绝缘胶带的步骤，效率高，本实用新型原理简单，操作方便，经济实用，适应性强，服务但不仅限用于SHPB试验系统。