分离式霍普金森压杆

摘要： 以硬岩巷道的煤系砂岩为研究对象,利用改进的动静组合加载分离式霍普金森压杆系统进行轴压梯度为5、15、20 MPa,冲击气压梯度为0.8、1.0、1.2 MPa的一维循环冲击压缩试验。结果表明:整个循环冲击过程中,在不考虑轴压和冲击气压的情况下,砂岩的峰值应力随着冲击次数的增加呈现先增大后减小的变化趋势,而峰值应变、最大应变及平均应变率均呈现相反的变化趋势;在相同的冲击气压下,砂岩的峰值应力和累计循环冲击次数随轴压的增大而减小;在相同的轴压下,随着冲击气压的增大,峰值应力不断增大,而累计冲击次数却先增大后减小;在一维静载与循环冲击的共同作用下,砂岩的整个冲击过程可划分为压密阶段、内部裂纹发展阶段和加速破坏阶段。研究表明,地下深部矿柱失稳大概率是在静载与动载的相互作用下导致的,而动载的频繁扰动是矿柱失稳的主要影响因素。

摘要： 为了研究室温条件下6016-T4铝合金板材的高应变速率变形行为,采用分离式霍普金森压杆(SHPB)设备进行应变速率为1600、2300和3200 s^(-1)的压缩变形实验,建立描述材料变形行为的Johnson-Cook本构模型,应用ABAQUS软件进行热力耦合仿真模拟,研究实验过程中合金的变形和温度场变化规律.结果表明:在6016-T4铝合金板材室温高应变速率压缩变形过程中,当应变速率较高时,合金表现出负应变速率敏感性;通过Johnson-Cook本构模型计算出的数据与实验数据吻合良好;通过仿真模拟可知,合金内部的温度明显升高且分布不均匀,绝热温升对合金变形产生了一定的软化作用.

摘要： 为揭示通过熔融沉积成型(FDM)工艺制备的热塑性聚氨酯弹性体(TPU)的静动态力学性能及工艺参数对其力学性能的影响,采用万能材料试验机和分离式霍普金森压杆(SHPB)实验装置对使用3种打印速率(10、40、70 mm/s)和3种喷头温度(200、220、240°C)制备的TPU开展准静态(0.01 s^(-1))和动态(1000 s^(-1))加载下的力学性能试验,并进行工艺参数优选,同时进一步获取了材料在较宽应变率范围(0.001~2500 s^(-1))的应力-应变样本空间数据。结果表明,准静态和动态加载下,喷头温度220°C、打印速率40 mm/s为最优工艺参数;试样在准静态和动态下均具有应变率效应;准静态下试样超弹性特征显著,动态下结合朱-王-唐(ZWT)方程构建的材料黏弹性本构模型拟合曲线与实验曲线吻合较好;采用最优工艺参数制备的试样出现明显“微相分离”现象。

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。

摘要： 为了研究回收轮胎钢纤维(RTSF)混凝土的冲击压缩性能,利用分离式霍普金森压杆对普通混凝土(F0)、工业钢纤维(ISF)混凝土和RTSF混凝土进行冲击压缩试验,统计冲击破坏后的碎块数量并计算分形维数.结果表明:RTSF混凝土冲击破坏形态分为三种类型,即周边张应变破坏、留芯破坏和整体破坏;应变率在55~125 s^(-1)左右时,不同掺量RTSF混凝土的分形维数范围为1.33~2.25;分形维数随RTSF掺量增加出现先减小后增大的趋势,RTSF 0.75混凝土分形维数最小;不同掺量的RTSF混凝土的分形维数随应变率增加而增大;不同应变率下RTSF混凝土的动态抗压强度及断裂能均随分形维数的增加而增大;ISF 1.00的分形维数、动态抗压强度和断裂能均介于RTSF 0.75和RTSF 1.00之间,RTSF 0.75比ISF 1.00(纤维长度为35 mm,长径比为65)能更有效提高混凝土的冲击压缩性能.

摘要： 为研究碳纤维复合材料(CFRP)对水泥砂浆的加固效果,针对普通水泥砂浆和CFRP布端面约束水泥砂浆,采用分离式霍普金森压杆(SHPB)分别进行恒定气压(0.3 MPa)和递增气压(0.2、0.3、0.4、0.5 MPa)循环冲击压缩试验,分析了试件的应力-应变曲线、破坏形态和能量特征.结果表明:与普通水泥砂浆试件相比,CFRP布端面约束水泥砂浆试件的循环冲击次数、峰值应力和峰值应变均有显著提高,且其峰值应力随着应变率的提高而增大;CFRP布的断裂部位主要发生在碳纤维横向连接处,CFRP布减缓了试件内部裂缝的产生,提高了试件的延性,表现出更好的抗冲击能力,试件的残余强度增加;端面粘贴CFRP布可以提高水泥砂浆的能量吸收能力,在相同冲击气压作用下,CFRP布端面约束水泥砂浆产生裂纹所需的能量高于普通水泥砂浆.

摘要： 为研究Al粒径对50%∶50%质量比的富铝聚四氟乙烯基铝(PTFE/Al)活性材料在中高应变率下的冲击反应行为的影响,采用模压烧结成型法制备了50 nm、10μm、70μm、200μm 4种Al粒径的PTFE/Al活性材料试件。基于分离式霍普金森压杆(SHPB)实验,利用高速摄像机拍摄不同应变率加载下PTFE/Al活性材料的冲击反应过程,分析Al粒径对PTFE/Al活性材料的冲击反应特性影响。实验结果表明:随着Al粒径从50 nm增加到10μm,反应延迟时间增加可达40%,反应持续时间降低可达17%,同时PTFE/Al活性材料参与反应的量逐渐减少,反应激烈程度和能量释放不断降低,反应难以持续进行;当Al粒径增加到70μm时,难以在SHPB加载下发生反应;加载应变率对PTFE/Al活性材料的反应性能也有较大的影响,PTFE/Al活性材料的反应延迟时间随着加载应变率的提高而降低;加载应变率和Al粒径对PTFE/Al活性材料的冲击反应扩散、反应速率、反应程度均有较大影响,可通过调节Al粒径来调节其冲击反应性能。

摘要： 对铁基高温合金GH2132进行了准静态压缩试验和分离式霍普金森压杆(SHPB)试验,获得了该材料在不同温度和应变率下的应力应变曲线,分析了其力学行为。GH2132在准静态压缩过程中出现加工硬化且没有明显的屈服阶段。在SHPB试验中,GH2132有明显的温度软化效应,当应变率在4000~8000 s^(-1)之间时表现出应变率强化效应,而在8000~10000 s^(-1)范围内表现出应变率软化效应。通过修正温度软化系数和应变率强化参数,建立了GH2132在高温高应变率下的Johnson-Cook本构模型。

摘要： 利用分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)实验系统和高速摄像技术对三维五向碳/环氧编织复合材料的动态压缩特性进行研究。通过对编织角为22.3°的试样分别进行沿纵向和横向方向的冲击压缩实验,得到材料在200~1200 s^(-1)应变率范围内的应力应变曲线,并结合高速摄像记录的动态压缩过程,对不同应变率下材料在高速变形下的渐进破坏规律进行分析。同时,综合试样的宏观破坏特征和微观断口形貌特征,进一步分析材料的破坏模式及破坏机理。结果表明:随着应变率的增加,材料在纵向和横向均具有一定的应变率强化效应,在横向方向的应变率强化效应更为显著;不同加载方向下材料的渐进破坏过程、应力应变曲线特征以及破坏方式均具有明显差异,且随着应变率的增加而发生改变。

摘要： 利用分离式霍普金森压杆(SHPB)对微波加热后的湖北麻山花岗岩进行动态冲击压缩试验,研究了不同含水状态下花岗岩动态力学性质及破碎特征,对比分析了不同微波加热参数对其力学性能的影响,揭示了微波对花岗岩强度弱化的作用机制。研究结果表明:当微波功率小于2.6 kW时,岩石强度降低是由微波生热及岩石内部水分共同作用造成的;当微波功率大于2.6 kW时,热的劣化占主导作用。花岗岩试件在达到应变均匀变化状态时所需时间较长,因此可认为是在近似恒应变率下进行的冲击压缩试验;在一定微波照射功率范围内,花岗岩动态峰值应力随着冲击气压的升高呈增大趋势,且冲击气压每增加0.05 MPa,岩石强度提高10%~20%;在一定微波照射功率范围内,花岗岩动态抗压强度折减程度远小于其静态抗压强度折减程度;在微波加热和荷载的共同作用下,岩石多为轴向拉伸及压碎破坏,且随着微波加热功率及荷载的增大,花岗岩破坏程度增大,碎块愈加细致且均匀。

摘要： 采用分离式霍普金森压杆(SHPB)装置,对一种高聚物粘结炸药(PBX)模拟材料的冲剪实验进行加载.利用高速摄影装置记录材料动态变形破坏过程,结合数字散斑相关技术,对典型加载条件下的位移场和应变场进行了分析,对PBX模拟材料动态变形破坏现象和机理进行了分析.实验结果验证了DIC方法用于PBX模拟材料动态测量的可行性.

摘要： 利用材料实验机(MTS)和分离式霍普金森压杆(SHPB),在室温下研究了含银焊锡材料(Sn3.8Ag0.5Cu、Sn4.0Ag0.5Cu)在高应变率条件下的动态压缩力学性能,得到应变率0.001~8000s-1范围内的应力应变曲线.结果表明,无铅焊锡有显著的应变率效应;随着应变率的增加,焊料的屈服强度和流动应力有显著提高;利用Cowper-Symonds应变率模型拟合得到两种焊料的应变率敏感系数;含银焊锡材料在高应变率下其应力应变的曲线呈现清晰的三段线性特征,其微观机理有待进一步研究.

摘要： 为了研究冻土单轴加载下的冲击动态力学性质，采用分离式霍普金森压杆(SHPB)在-3～-28°C不同负温下对人工冻土进行了应变率范围800-1500s-1的冲击实验。获得了人工冻土在不同温度与不同应变率下的应力应变关系。发现人工冻土具有显著的应变率效应和温度效应，即冻土动强度随应变率增大和温度的降低而增大。单轴高应变率加载下，冻土没有明显的屈服现象，加载后试样完全破坏。

摘要： 低屈服点钢具有比普通结构用钢更低的屈服强度和更高的伸长率,滞回性能和冲击韧性良好,近二十年来在土木工程领域得到广泛关注与应用.然而国内外尚未对其在高应变率(10 2s-1～104s-1 )下的动态力学性能开展系统的研究.本文运用材料试验机和分离式霍普金森压杆装置对国产225MPa 级低屈服点钢在常温、应变率为10-4s-1～103s-1 下的力学行为进行了系统的实验研究,并对分离式霍普金森压杆试验数据的可靠性进行了分析.然后基于Johnson-Cook 本构模型,通过实验数据拟合得到了该材料的本构模型参数,并估算了试验过程中绝热温升效应的影响程度.拟合后的Johnson-Cook 本构模型与实验数据基本吻合,从而确立了该材料的动态本构关系.

摘要： 以矿渣与粉煤灰为原材料制备碳纤维增强地质聚合物混凝土(CFRGC)，采用Φ100mm分离式霍普金森压杆(SHPB)装置对CFRGC进行了冲击压缩试验，获得了CFRGC在10～102s-1应变率范围内的应力应变曲线，分析了CFRGC的强度和破坏形态，并建立了CFRGC的率型非线性粘弹性本构模型。通过试验对模型进行验证，模型曲线与试验曲线吻合良好，建立的率型本构模型可以较为准确地描述CFRGC的动态力学行为。

摘要： 采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件,运用Holmquist-Johnson-Cook(HJC)模型对冻土的SHPB实验进行了数值仿真计算,再现了冻土试件在冲击荷载作用下的破坏过程.按照经典的二波法处理模拟结果,作出了冻土冲击动态应力应变曲线,与SHPB实测数据进行了对比,发现数值计算结果与实验结果吻合良好,说明HJC模型能够描述冻土的冲击动态力学行为,为进一步研究在高速冲击荷载作用下冻土的本构模型及其破坏机理奠定了基础.

摘要： 采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件,运用Holmquist-Johnson-Cook(HJC)模型对冻土的SHPB实验进行了数值仿真计算,再现了冻土试件在冲击荷载作用下的破坏过程.按照经典的二波法处理模拟结果,作出了冻土冲击动态应力应变曲线,与SHPB实测数据进行了对比,发现数值计算结果与实验结果吻合良好,说明HJC模型能够描述冻土的冲击动态力学行为,为进一步研究在高速冲击荷载作用下冻土的本构模型及其破坏机理奠定了基础.

摘要： 采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件,运用Holmquist-Johnson-Cook(HJC)模型对冻土的SHPB实验进行了数值仿真计算,再现了冻土试件在冲击荷载作用下的破坏过程.按照经典的二波法处理模拟结果,作出了冻土冲击动态应力应变曲线,与SHPB实测数据进行了对比,发现数值计算结果与实验结果吻合良好,说明HJC模型能够描述冻土的冲击动态力学行为,为进一步研究在高速冲击荷载作用下冻土的本构模型及其破坏机理奠定了基础.

摘要： 采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件,运用Holmquist-Johnson-Cook(HJC)模型对冻土的SHPB实验进行了数值仿真计算,再现了冻土试件在冲击荷载作用下的破坏过程.按照经典的二波法处理模拟结果,作出了冻土冲击动态应力应变曲线,与SHPB实测数据进行了对比,发现数值计算结果与实验结果吻合良好,说明HJC模型能够描述冻土的冲击动态力学行为,为进一步研究在高速冲击荷载作用下冻土的本构模型及其破坏机理奠定了基础.

摘要： 火工品是武器装备的重要组成部分，本文研究了一种火工品过载试验方法,用于对火工品高过载进行常规评估的试验方法.此方法是采用SHPB进行等效模拟试验,借助空气炮试验的结果,得到SHPB的子弹速度与加速度的等效规律.并采用典型半导体桥火工品作为实例进行方法的验证,得到了SHPB的子弹速度与加速度的等效方程.

摘要： 一种压差发射式多直径分离式霍普金森拉压一体杆，其包括发射系统、压杆系统、拉杆系统、吸收杆、液压缓冲器、光学导轨、精密微调支撑件和整形器，所述发射系统、液压缓冲器和精密微调支撑件安装在光学导轨上，压杆系统、拉杆系统和吸收杆安装在精密微调支撑件上；在压杆系统中，发射系统安装在光学导轨的一侧，沿发射系统炮管轴心依次为入射压杆、透射压杆、吸收杆和液压缓冲器；在拉杆系统中，液压缓冲器直接安装在发射炮管口前面，光学导轨一侧首先是液压缓冲器，再依次是发射系统、拉杆、入射拉杆和透射压杆。本发明将现有不同直径等截面杆霍普金森压杆及拉杆综合到一套实验设备装置上，置备实验设备成本减少；安装简单。

摘要： 本发明公开了一种分离式霍普金森压杆 动态冲击试验可拆卸式岩石试件高效高温加热装置及方法，包括加热试验箱体、电热丝线圈、圆柱抽拉加热单元、温度感应器和电热转换装置；加热试验箱体具有多组加热通道，加热通道的内壁设置有环形的电热丝线圈，并与圆柱抽拉加热单元通过母、子导轨相匹配组成加热试验箱体的主要加热结构，圆柱抽拉加热单元两端为导轨固定端头，保温板设置在导轨固定端头和伸缩杆之间，三爪卡盘装置与伸缩杆连接固定，通过三爪卡盘装置调整和固定岩石试件；加热试验箱体顶部外壁安装有温度感应器，电热转换装置用于提供试验箱加热岩石试件需要的电热能。本发明能够为多组、多尺寸、大直径岩石试件同时加热，操作简单，高效便捷。

摘要： 本发明提供了一种双杆制分离式霍普金森压杆实验装置，其包括压缩空气发射系统、撞击子弹、入射杆、透射杆、吸收杆、缓冲器、支撑平台，所述的压缩空气发射系统、入射杆、透射杆、吸收杆、缓冲器依次排列在所述的支撑平台上，所述的撞击子弹位于压缩空气发射系统中，所述的入射杆和透射杆之间可固定试件，所述的入射杆和透射杆均具有两套制式杆，一套为集束式方杆制，包括，相匹配的集束式入射杆和集束式透射杆，另一套为单根圆杆制，包括，相匹配的圆杆式入射杆和圆杆式透射杆。本发明可以根据需求选用不同形式的杆件进行实验(集束式或圆杆式)，也可以针对同材料试件分别釆用集束式和圆杆式杆件进行比较实验。

摘要： 本发明公开了一种基于分离式霍普金森压杆的围压加载装置，包括油缸、工字支架和钢制底座，所述油缸设置于工字支架上，所述工字支架设置于钢制底座上，所述油缸的顶部设有排气孔，底部设有进油孔，还包括第一密封套筒、第二密封套筒、隔油橡胶管、入射杆和透射杆，所述油缸的两侧分别开设有第一缺口和第二缺口，所述第一缺口和第二缺口的中心轴共线，所述第一密封套筒的一端与第一缺口密封连接，所述第二密封套筒的一端与第二缺口密封连接，所述隔油橡胶管的两端分别密封连接有所述第一密封套筒和所述第二密封套筒。本发明可以实现试件安放居中并保证试件与隔油橡胶管接触紧密，破坏后的试件从隔油橡胶管内取出方便。

摘要： 本发明提供了一种用于分离式霍普金森压杆被动围压加载装置，包括可拆卸夹持装置(2)，所述可拆卸夹持装置(2)设有容置试件(6)的通孔(5)，通孔(5)两侧设有定位部件；所述试件(6)前后端匹配安装有入射杆(1)以及投射杆(4)。本发明还提供了一种用于分离式霍普金森压杆被动围压加载方法。本发明通过上下可拆卸的结构以及定位部件提高了试件的测试准确度；本发明通过刻度尺以及定位槽、定位块以及螺栓螺母之间的配合可以对装置进行微调，保证了测试过程试件处于被动围压状态。本发明结构简单、安装拆卸方便；能够实现试件放置的精准化，便于后期维护。

摘要： 本发明公开了一种分离式霍普金森压杆围压设备的辅助提升及固定装置，包括一个倒L型支架和提升主体，所述倒L型支架包括钢立柱和支撑横梁，提升主体包括连接柱、线缆、提升杆、第一传动齿轮、第二传动齿轮和固定圆盘，支撑横梁上设置有有凹槽轨道，连接柱的顶部滑动安装在凹槽轨道内，第二传动齿轮与线缆的顶端相连，线缆的另一端通过铰接口与提升杆相铰接。本装置能完成围压装置的转动、前后及上下移动，可精准定位围压设备安装位置；连接柱和提升杆的套管结构可避免围压设备的晃动，并在实验中起到固定围压设备的作用，本装置为全自动操作，一个人可快速完成分离式霍普金森压杆围压设备的提升、安装固定及拆卸等操作，节约了人力和时间。

摘要： 本发明涉及岩石动力学试验领域，具体是油压水压联合作用辅助分离式霍普金森压杆围压施加装置，包括样品、油压装置和水压装置，油压装置用于对样品的外部施加作用力，水压装置用于对样品的内部施加作用力。利用分离式霍普金森压杆对样品9的轴向施加作用力，利用油压装置1对样品9的外部施加作用力，利用水压装置2对样品9的内部施加作用力；后两种作用力共同作用在样品9上，模拟了样品9的围压综合加载，并与分离式霍普金森压杆装置引起的轴向作用力共同作用，从而实现样品9的复杂应力状态的模拟。

摘要： 本实用新型提供了一种双杆制分离式霍普金森压杆实验装置，其包括压缩空气发射系统、撞击子弹、入射杆、透射杆、吸收杆、缓冲器、支撑平台，所述的压缩空气发射系统、入射杆、透射杆、吸收杆、缓冲器依次排列在所述的支撑平台上，所述的撞击子弹位于压缩空气发射系统中，所述的入射杆和透射杆之间可固定试件，所述的入射杆和透射杆均具有两套制式杆，一套为集束式方杆制，包括，相匹配的集束式入射杆和集束式透射杆，另一套为单根圆杆制，包括，相匹配的圆杆式入射杆和圆杆式透射杆。本实用新型可以根据需求选用不同形式的杆件进行实验(集束式或圆杆式)，也可以针对同材料试件分别釆用集束式和圆杆式杆件进行比较实验。

摘要： 本实用新型提供了一种用于分离式霍普金森压杆被动围压加载装置，包括可拆卸夹持装置(2)，所述可拆卸夹持装置(2)设有容置试件(6)的通孔(5)，通孔(5)两侧设有定位部件；所述试件(6)前后端匹配安装有入射杆(1)以及投射杆(4)。本实用新型还提供了一种用于分离式霍普金森压杆被动围压加载方法。本实用新型通过上下可拆卸的结构以及定位部件提高了试件的测试准确度；本实用新型通过刻度尺以及定位槽、定位块以及螺栓螺母之间的配合可以对装置进行微调，保证了测试过程试件处于被动围压状态。本实用新型结构简单、安装拆卸方便；能够实现试件放置的精准化，便于后期维护。

摘要： 本实用新型公开了一种基于分离式霍普金森压杆高水压破岩试验的封压装置，包括活塞杆、封压套筒、橡胶圈和封压顶针，活塞杆包括一体成形的圆形底座和长杆，长杆的外表面上等分设置有圆弧形凹槽，封压套筒紧密套接在长杆上，封压套筒的外表面等距设置有不少于一个环形凹槽，且每个环形凹槽上均等分设置有圆孔，圆孔与圆弧形凹槽的位置相同，所述橡胶圈内附有三个圆柱形的封压顶针，并通过封压顶针穿过圆孔将橡胶圈安装在封压套筒外侧的环形凹槽内，且封压顶针的末端卡合在圆弧形凹槽内；本封压装置能够将具有一定压力的静态高压水密封在试件内，进行岩石试件在静态高压水作用下的动态破碎试验，具有结构设计合理，使用方便简单的特点。