SHPB试验

摘要： 钢管混凝土是一种以轴心受压构件为主的组合结构,因为其具备良好的受力功用和施工性而飞速发展。通过分离式霍普金森压杆(SHPB)对几种不同混凝土强度、不同钢管厚度的钢管混凝土进行了动态冲击试验。结果表明,相同气压和相同钢管壁厚条件下,钢管混凝土试件强度越高,其承载能力越高;相同混凝土强度和相同钢管壁厚度条件下,加载气压越大,其应力峰值越大,随着冲击次数的增加,钢管混凝土试件破坏加剧,其承载力也在降低;相同气压和相同强度条件下,钢管混凝土试件的钢管壁厚越大,其承载能力越高。

摘要： 为深入研究碾压混凝土动态力学特性,借助分离式霍普金森压杆(SHPB)装置对3种不同直径圆柱试样进行了冲击压缩试验。试验结果表明:碾压混凝土材料具有显著的应变率效应和尺寸效应;混凝土类材料的动态抗压强度增强是材料自身特性、惯性效应和端面摩擦效应三者作用的结果,确定碾压混凝土的真实应变率效应对碾压混凝土结构冲击荷载下动态响应预测具有重要意义。基于真实应变率效应、横向惯性效应和端面摩擦效应互不相关的假定,对惯性和端面摩擦约束引起的抗压强度增量进行了定量评估,并将其从试验结果中移除以获得碾压混凝土的真实动态增强因子;最后,对修正的动态增强因子数据进行回归分析,得到了合理的碾压混凝土真实应变率效应经验模型。

摘要： 为优选钻齿齿形,提高潜孔钻头的凿岩效能,通过分离式霍普金森压杆(SHPB)试验研究灰砂岩、红砂岩和大理岩条件下,球形钻齿、锥形钻齿和镐形钻齿在不同加载率下的峰值应力、耗散能以及不同入射能下的能量耗散率。分析发现:1)B-SHPB试验的峰值应力、耗散能和能量耗散率参数,可以用来评估钻齿的凿岩性能;2)对于灰砂岩和节理较为发育的大理岩等软岩,建议尽量提高输入钻齿的能量,以提高能量耗散率,但是对于红砂岩类硬岩,提高耗散能对提高能量耗散率作用不显著,因此可以根据钻进速度需求设置耗散能;3)在钻机功率受限工况下,建议采用镐形钻齿,以降低破碎岩石所需的冲击力和冲击功率;4)在需要快速钻进和需要考虑成本效益时,建议首先尝试使用锥形钻齿,以提高耗散能和能量耗散率。

摘要： SHPB被动围压试验为探究散体介质在爆炸和冲击荷载作用下的力学行为提供了一个行之有效的方法。针对相关试验设计和计算中存在的弊端和不足,借助经典板壳理论将SHPB被动围压试验中用于约束散体介质的刚性套筒简化为受均匀带状内压作用的圆柱形壳体。理论计算了套筒径向位移、环向应变与均匀带状内压及套筒几何、力学参数的关系,得到了套筒径向位移、环向应变沿其轴向的分布规律;分析了套筒长度、厚度、内外径以及均匀带状内压宽度之间等无量纲几何参数对计算结果的影响;将理论计算结果与试验和数值模拟结果进行对比,验证了理论计算结果的正确性。本文中提出的理论修正方法可为指导散体介质SHPB被动围压试验提供参考。

摘要： 为研究中空夹层钢管混凝土在轴向冲击荷载下的受力性能,利用直径75 mm的分离式霍普金森压杆(SHPB)对中空夹层钢管混凝土进行了不同冲击速度的动态压缩试验,建立了SHPB试验的数值模型,研究了材料强度、外钢管厚度、空心率等参数对中空夹层钢管混凝土动态力学性能的影响.结果表明:轴向冲击荷载作用下,中空夹层钢管混凝土试件完整性较好;随着撞击速度的提高,中空夹层钢管混凝土的动态抗压强度增大但增长幅度减缓;材料强度、外钢管厚度和空心率对中空夹层钢管混凝土动态抗压强度影响显著;建议的中空夹层钢管混凝土动态应力-应变本构模型能够反映此类试件在轴向冲击荷载下的动态力学行为,可供工程设计及分析参考.

摘要： 水-岩作用引起的岩体强度劣化在水利工程中备受关注。为研究不同含水率金沙峡水电站灰岩动力学特征,利用分离式霍普金森压杆对不同含水率灰岩进行动态冲击试验,分析了灰岩动态应力-应变形态、力学参数劣化及微观结构特征。结果表明,含水率对动态应力-应变曲线具有显著影响,含水率增大时曲线路径相对缩短;平均动态峰值应力、动态应变及弹性模量与含水率呈负相关。随含水率增大,水-岩溶蚀导致灰岩产生大量微裂隙,引起声波能量的耗散增加,波速随含水率增大呈一阶指数函数衰减。不同含水率下灰岩的软化程度具有显著差别,软化系数呈对数函数增大;水-岩溶蚀加剧了内部结构软化,灰岩内部微观结构大致由密实胶结结构向多孔隙疏松的微观结构过渡,溶蚀孔隙数量增多、尺寸增大。

摘要： 为探寻石灰岩冲击荷载作用下数值模型参数选取的合理性,基于Holmquist-Johnson-Cook(HJC)本构模型构建石灰岩冲击破坏数值分析方法,同时对桐梓隧道现场钻取的石灰岩开展静力学试验,获得了基本物理力学参数。首先通过三轴围压实验、Hopkinson压杆等实验,获得了岩样极限面参数、压力参数和率效应参数;然后在SHPB冲击作用下进行了LS-DYNA数值模拟和室内试验,将两者计算结果进行了对比,最后以动态峰值应力为目标函数,对石灰岩HJC本构模型的21个参数进行了敏感性分析。结果表明:数值计算与SHPB室内试验取得的应力-应变曲线及破坏形态吻合度较好,表明了石灰岩HJC本构模型参数取值的合理性;石灰岩强度对参数f_(c)、A、B、N较为敏感,其强度增大或减小的最大变化率均超过10%。

摘要： 为探究石墨矿石品位与其动力学特性关联,揭示石墨矿石品位对岩石动力学特性的影响规律,选取1.57%、5.19%、10.79%、12.65%和19.50%五种品位的石墨矿石试样开展等幅冲击荷载作用下的SHPB试验研究,分析试样峰值强度(σ_(d))、动弹性模量(E_(d))、峰值应变(ε_(d))以及能耗密度(A_(SE))随石墨矿石品位的变化规律。研究结果表明:不同品位石墨矿石动力学特性的改变是石墨矿石矿物组成和石墨鳞片嵌布特征变化共同作用的结果;随着石墨矿石品位的增加,试样动力学特性发生了明显弱化,但弱化程度存在限度,具体表现为:σ_(d)、E_(d)和A_(SE)与石墨矿石品位之间存在良好的负指数型函数拟合关系(相关性系数R^(2)分别为0.977、0.930和0.973),三者均随石墨矿石品位的增加而以愈渐平缓的趋势逐渐降低,并最终趋于某稳定值;ε_(d)随石墨矿石品位的增加表现为初期近似线性增加,品位达到12.65%时出现明显跃增,之后开始缓慢减小的阶段性特征,但ε_(d)减小的程度很小,总体上可认为ε_(d)随石墨矿石品位增加仍呈现较好的弱幂函数递增规律(R^(2)为0.810),说明试样动力学特性随石墨矿石品位增加而弱化的总体趋势并未改变。

摘要： 采用SHPB装置研究不同节理倾角千枚岩在同一冲击速度下的能量传递规律和强度衰减特征,分析干燥与饱和状态下节理千枚岩的动力学特性.结果表明:节理倾角0°时强度最大,60°时强度最小,饱和状态下千枚岩峰值动强度降低,延性增强;千枚岩的反射能显著大于透射能,且随着节理倾角变化,两者增长变化规律相反;饱和状态下反射能和透射能达到稳定阶段出现时间滞后现象;随着节理倾角的增大,千枚岩反射能比先增后减,透射能比、耗散能比则变化相反,倾角60°时反射能比最大,透射能比、耗散能比最小;随着节理倾角的增长,千枚岩破坏耗能与峰值强度均呈U型分布.

摘要： 为研究动态加载条件下人工冻结黏土的动力学特性,使用SHPB动力学试验系统进行了人工冻结黏土的单轴动态加载试验,分析了不同加载应变率及温度条件下人工冻结黏土的动强度和初始动弹性模量的变化规律,并重点讨论了动态加载过程中试样的能量耗散特征.结果 表明:(1)在单轴动态加载条件下,人工冻结黏土的动弹性模量、动强度随应变率的增大或温度的降低而增大,但结果数据在低应变率区有一定波动;(2)随着试样内部塑性变形和裂纹扩展增加,试样弹性应变能密度与耗散应变能密度比值逐渐减小,试样也更容易呈现脆性破坏.以上结果有助于认识人工冻土的冲击破坏能量特征,为人工冻土工程设计与施工提供一定的参考.

摘要： 钢纤维混凝土（SFRC）的分离式霍普金森杆试样的几何缺陷会对压缩强度测试造成影响，本文分析这种影响并提出了一种修正的方法。利用数值模拟对带缺陷的试样的轴向压缩过程进行了模拟，结果表明：采用传统的数据处理方法获得的压缩应力与实际值偏差很大，采用修正方法计算的应力值与试样中高应力区域值一致。对一种纤维体积分数为3%钢纤维混凝土进行了分离式霍普金森杆实验。实验结果表明：在相同加载条件下，采用修正后的方法降低了动态强度分散程度，压缩强度的方差由22.64 MPa 降为10.95MPa，表明本文提出的修正方法可以有效的修正由几何缺陷引入的误差。

摘要： 钢纤维混凝土（SFRC）的分离式霍普金森杆试样的几何缺陷会对压缩强度测试造成影响，本文分析这种影响并提出了一种修正的方法。利用数值模拟对带缺陷的试样的轴向压缩过程进行了模拟，结果表明：采用传统的数据处理方法获得的压缩应力与实际值偏差很大，采用修正方法计算的应力值与试样中高应力区域值一致。对一种纤维体积分数为3%钢纤维混凝土进行了分离式霍普金森杆实验。实验结果表明：在相同加载条件下，采用修正后的方法降低了动态强度分散程度，压缩强度的方差由22.64 MPa 降为10.95MPa，表明本文提出的修正方法可以有效的修正由几何缺陷引入的误差。

摘要： 钢纤维混凝土（SFRC）的分离式霍普金森杆试样的几何缺陷会对压缩强度测试造成影响，本文分析这种影响并提出了一种修正的方法。利用数值模拟对带缺陷的试样的轴向压缩过程进行了模拟，结果表明：采用传统的数据处理方法获得的压缩应力与实际值偏差很大，采用修正方法计算的应力值与试样中高应力区域值一致。对一种纤维体积分数为3%钢纤维混凝土进行了分离式霍普金森杆实验。实验结果表明：在相同加载条件下，采用修正后的方法降低了动态强度分散程度，压缩强度的方差由22.64 MPa 降为10.95MPa，表明本文提出的修正方法可以有效的修正由几何缺陷引入的误差。

摘要： 钢纤维混凝土（SFRC）的分离式霍普金森杆试样的几何缺陷会对压缩强度测试造成影响，本文分析这种影响并提出了一种修正的方法。利用数值模拟对带缺陷的试样的轴向压缩过程进行了模拟，结果表明：采用传统的数据处理方法获得的压缩应力与实际值偏差很大，采用修正方法计算的应力值与试样中高应力区域值一致。对一种纤维体积分数为3%钢纤维混凝土进行了分离式霍普金森杆实验。实验结果表明：在相同加载条件下，采用修正后的方法降低了动态强度分散程度，压缩强度的方差由22.64 MPa 降为10.95MPa，表明本文提出的修正方法可以有效的修正由几何缺陷引入的误差。

摘要： 采用Φ100 mm分离式霍普金森压杆（SHPB）试验装置，以C50混凝土为基体，研究了不同玄武岩纤维掺量的玄武岩纤维混凝土(basalt fiber reinforced concrete, BFRC)在冲击荷载作用下的动态力学性能。结果表明：BFRC属于应变率敏感材料，在冲击荷载作用下，BFRC的强度与比能量吸收随平均应变率的增加而近似线性增长，体现了显著的应变率相关性；均匀分布的玄武岩纤维能够在混凝土内部形成致密的纤维网状结构，对混凝土的冲击力学性能具有一定的改善效果，当纤维掺量为0.1%(体积分数)时，玄武岩纤维对混凝土的增强、增韧效果最佳。

摘要： 采用Φ100 mm分离式霍普金森压杆（SHPB）试验装置，以C50混凝土为基体，研究了不同玄武岩纤维掺量的玄武岩纤维混凝土(basalt fiber reinforced concrete, BFRC)在冲击荷载作用下的动态力学性能。结果表明：BFRC属于应变率敏感材料，在冲击荷载作用下，BFRC的强度与比能量吸收随平均应变率的增加而近似线性增长，体现了显著的应变率相关性；均匀分布的玄武岩纤维能够在混凝土内部形成致密的纤维网状结构，对混凝土的冲击力学性能具有一定的改善效果，当纤维掺量为0.1%(体积分数)时，玄武岩纤维对混凝土的增强、增韧效果最佳。

摘要： 采用Φ100 mm分离式霍普金森压杆（SHPB）试验装置，以C50混凝土为基体，研究了不同玄武岩纤维掺量的玄武岩纤维混凝土(basalt fiber reinforced concrete, BFRC)在冲击荷载作用下的动态力学性能。结果表明：BFRC属于应变率敏感材料，在冲击荷载作用下，BFRC的强度与比能量吸收随平均应变率的增加而近似线性增长，体现了显著的应变率相关性；均匀分布的玄武岩纤维能够在混凝土内部形成致密的纤维网状结构，对混凝土的冲击力学性能具有一定的改善效果，当纤维掺量为0.1%(体积分数)时，玄武岩纤维对混凝土的增强、增韧效果最佳。

摘要： 采用Φ100 mm分离式霍普金森压杆（SHPB）试验装置，以C50混凝土为基体，研究了不同玄武岩纤维掺量的玄武岩纤维混凝土(basalt fiber reinforced concrete, BFRC)在冲击荷载作用下的动态力学性能。结果表明：BFRC属于应变率敏感材料，在冲击荷载作用下，BFRC的强度与比能量吸收随平均应变率的增加而近似线性增长，体现了显著的应变率相关性；均匀分布的玄武岩纤维能够在混凝土内部形成致密的纤维网状结构，对混凝土的冲击力学性能具有一定的改善效果，当纤维掺量为0.1%(体积分数)时，玄武岩纤维对混凝土的增强、增韧效果最佳。

摘要： 采用直锥变截面霍普金森压杆压杆研究了混凝土/加筋混凝土的动态拉伸性能。分析了不同应变率下加筋混凝土试件的破坏模态，考察了配筋率和配筋方式对混凝土/加筋混凝土动态拉伸强度的影响。实验结果表明，存在一临界应变率，当应变率超过该值时，其抗拉强度有较大比例的增加，加筋混凝土的动态拉伸强度明显高于素混凝土，且随着配筋率的增加，其动态抗拉强度显著增大。研究结果对钢筋混凝土材料的工程应用具有一定的指导意义。

摘要： 采用直锥变截面霍普金森压杆压杆研究了混凝土/加筋混凝土的动态拉伸性能。分析了不同应变率下加筋混凝土试件的破坏模态，考察了配筋率和配筋方式对混凝土/加筋混凝土动态拉伸强度的影响。实验结果表明，存在一临界应变率，当应变率超过该值时，其抗拉强度有较大比例的增加，加筋混凝土的动态拉伸强度明显高于素混凝土，且随着配筋率的增加，其动态抗拉强度显著增大。研究结果对钢筋混凝土材料的工程应用具有一定的指导意义。

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岩石的高温三轴SHPB装置及其装配方法和试验方法,其装置包括密封套装在透射杆外的第一围挡和密封套装在入射杆外的第二围挡，在第一围挡与第二围挡间设有围压组件及温控组件，所述围压组件包括由内至外依次套装连接环形压块、挤压套筒和限位套筒，环形压块间隙套装在岩石试样外并与第一围挡和第二围挡密封连接，在环形压块与岩石试样间填充有微米级氮化硼粉末，环形压块面向第二围挡的一端呈收口的圆台状，在挤压套筒内壁面向第一围挡的一端设有与环形压块圆台段相适配的斜楔面，在第二围挡上设有液压缸，该液压缸的活塞杆穿过第二围挡与挤压套筒连接。本发明可实现高温三轴条件下岩石的冲击动力学试验，兼容性强。

摘要： 本发明公开了一种SHPB试验装置及其发射装置和控制方法，SHPB试验装置包括气源、入射杆、透射杆、阻尼杆和发射装置，发射装置包括处理器、缓冲腔、发射腔、枪管和设于枪管内的子弹，处理器根据第一压力测量仪和第二压力测量仪传递的检测信号通过控制相关电控阀启闭调节缓冲腔、发射腔内气压，最终从发射腔内冲出的气体进入枪管，以冲击子弹，子弹冲击入射杆，产生入射波；该装置能够精准控制冲入发射腔内的气体气压值，获得预设的子弹初速度，从而每次试验产生相同的入射波曲线，保证不同批次试验结果的可比性。

摘要： 本发明公开了一种基于SHPB系统的岩石动态抗折试验装置及其试验方法，基于SHPB系统的岩石动态抗折试验装置包括发射装置、撞击杆、入射杆、透射杆、吸收杆和测量系统，发射装置用于发射子弹并通过撞击杆撞击入射杆，入射杆、透射杆和吸收杆三者同轴设置，入射杆与透射杆之间留有间隙，吸收杆贴合在透射杆的一端，测量系统用于捕捉入射杆和透射杆的冲击效果，入射杆的一端连接有折弯杆，透射杆上连接有岩样折冲杆，岩样折冲杆的一端开设有用于放置试样的卡槽，岩样折冲杆上还开设有供折弯杆伸入的避让槽，避让槽与卡槽相连通；优点是试验可靠且试验效果较好。

摘要： 发明提供应力状态下冻土冻融循环SHPB试验设备及其试验方法。该试验设备包括冻融循环制样系统、SHPB试验系统和数据采集系统。在土体放置室S中放置土体，冻融循环仪实现土体的冻融循环，将土体制成圆柱型试件。试件放置在压力室中。应力加载控制系统将不冻液体注入压力室中，给试件施加围压应力。所述子弹发射装置射出子弹撞击入射杆，在入射杆中产生入射压缩波，入射压缩波向试件传递，一部分波进入透射杆成为透射波。该试验设备的试验方法，包括制备试件、施加围压应力和试验等步骤。该试验设备可观察试样试验过程中的细观特性。可实现土体的冻融循环，实现应力状态下的冻土模拟的自动化。能够有效模拟三轴加载下的冻土SHPB试验。

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： 本发明涉及基于立式SHPB系统的高温高压单齿冲击破岩试验装置，包括岩样夹持与加载系统1、立式SHPB系统2、观测系统3、控制线路群4和计算机控制与数据采集系统5。利用该装置进行高温高压单齿冲击破岩试验方法，包括：（1）将岩样和径向约束钢套采用5~15°的锥角关系进行匹配组装后，放入岩样夹持与加载系统；（2）向岩样施加轴向压力，通过带锥度的径向约束钢套转化为径向压力；（3）通过加热线圈向岩样提供高温环境；（4）冲锤经过单齿向岩样施加一定的轴向冲击力；（5）应变信号反馈至计算机，同时DIC及显微观测仪采集冲击瞬态的岩样表面损伤与应变图像。本发明原理可靠，操作简便，为研究深部地层冲击破岩过程的力学行为及机理提供技术手段。

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。