霍普金森壓桿試驗中的兩種波形整形技術(shù)研究.pdf

1、SHPB技術(shù)是研究材料在動態(tài)載荷作用下的力學(xué)性質(zhì)的常用技術(shù)。在SHPB試驗中，彈性桿中的一維應(yīng)力波假定和試樣中應(yīng)力均勻假定是兩個必要條件。而應(yīng)變率是應(yīng)變率敏感性材料動態(tài)力學(xué)性質(zhì)的關(guān)鍵參數(shù)，所以保證加載過程中的恒應(yīng)變率是該試驗的又一必要條件。
　　由于巖石類材料的非線性、不連續(xù)性、非均質(zhì)性和各向異性等復(fù)雜特性，使得傳統(tǒng)的SHPB試驗采用的上升沿時間很短的矩形波加載很難滿足以上假定與要求。因此要想應(yīng)用SHPB技術(shù)得到巖石類材料正確的、

2、有效的實驗結(jié)果，就必須采取特定的實驗技術(shù)，以獲取較好的入射波形，即通常所說的應(yīng)力脈沖整形技術(shù)。波形整形技術(shù)不僅可以延長入射波的上升段，讓試件有足夠的時間達(dá)到應(yīng)力均勻;可以平滑波形，消除應(yīng)力波的高頻振蕩。而且使得入射波可調(diào)性很強，方便獲得較長的恒應(yīng)變率加載。
　　本文從整形器和異型沖頭兩方面對波形整形技術(shù)進(jìn)行研究。
　　在波形整形器方面，引入一種新型波形整形器，通過改變其直徑和不同界面的阻抗比，研究此種波形整形器的整形原理，為

3、以后的波形整形器設(shè)計提供可靠地理論依據(jù)。
　　在異型沖頭方面:基于擺錘沖擊加載SHPB試驗裝置，根據(jù)一維應(yīng)力波與赫茲局部接觸理論，按照沖頭重量、截面積、曲率半徑設(shè)計了一系列錘頭，并以不同速度撞擊彈性桿得出相應(yīng)的入射波形。提取所得應(yīng)力波的上升沿時間、峰值、上升斜率、時長。運用正交試驗設(shè)計方法對所得結(jié)果進(jìn)行參數(shù)敏感性分析，進(jìn)而根據(jù)正交試驗結(jié)果設(shè)計不同幾何參數(shù)的沖頭，進(jìn)行擺錘沖擊試驗。最后利用ANSYS/LS-DYNA有限元程序?qū)υ囼炈?/p>