夹层对陶瓷/装甲钢复合结构应力波传播及抗弹性能影响

选取陶瓷/装甲钢复合结构为研究对象,开展霍普金森压杆试验(SHPB),研究夹层材料对复合结构应力波传播与能量耗散的影响;采用12.7 mm穿甲燃烧弹对不同夹层复合结构进行靶试验证,开展夹层材料对复合结构抗弹性能的研究. 结果表明:在陶瓷/装甲钢复合结构中引入合适的夹层材料作为过渡层,对应力波衰减起到一定改善作用;能显著提高复合结构的抗弹性能.     

整形器对SHPB入射波形影响规律的定量研究

波形整形器是实现分离式霍普金森压杆（SHPB）实验恒应变率加载的重要手段之一,为研究整形器对入射波形的影响规律,本文以紫铜、黄铜、铝等软材料为研究对象,在37 mm霍普金森压杆（SHPB）设备上开展了整形器直径和厚度、撞击杆速度、长度等因素对入射波形状影响规律的实验研究,并结合数值模拟仿真研究与量纲分析,给出了入射波T₁和T₂拐点的量纲一应力、量纲一时间的定量表达式,T₁拐点的量纲一应力σ/σ*与量纲一参数Y/σ*,（d/D_b）2和h/L_b分别呈线性关系;T₂拐点的量纲一时间t/t*与量纲一参数h/L_b、Y/σ*都是呈线性关系的.      

基于混凝土试件SHPB实验的波形特征分析

为了研究混凝土分离式霍普金森压杆(SHPB)实验中的波形特征,结合Shaper技术进行了混凝土试件的大尺寸(Φ120mm×100mm)SHPB实验。分别分析了不同应变率下波形曲线上的一些典型特征点,揭示并解释了混凝土类脆性材料反射波"双峰"现象和反射波尾出现"压缩波段"的现象,同时分析了混凝土试件的塑性承载能力。研究结果表明,反射波尾的"压缩波段"现象及混凝土试件的"可持续"塑性承载能力均会随着加载速度的增加而消失,而反射波"双峰"现象是混凝土类脆性材料特有的性质,随着加载速度的增加反而逐渐明显。     

SHPB技术研究混凝土动态力学性能存在的问题和改进

根据实验和理论分析,目前分离式Hopkinson压杆装置(SHPB)间接测量混凝土材料动态应力—应变关系时主要存在三方面问题,分别是应力应变不均匀的限制、大尺寸SHPB压杆产生的应力波弥散及数据处理时应力波波头选取的影响。上述问题使得用传统SHPB方法在研究混凝土材料动态力学性能时的可靠性和精确性大大降低。因此,该文对上述问题的解决和改善进行了初步探讨。     

纤维沥青混凝土动力性能试验研究

采用变截面分离式Hopkinson压杆(Split Hopkinson Pressure Bar,SHPB),对普通沥青混凝土、玻璃纤维沥青混凝土、木质素纤维沥青混凝土和3个掺量的聚酯纤维沥青混凝土进行了3种应变率的冲击压缩试验研究.试验结果与分析表明,沥青混凝土具有应变率增强效应,其动力抗压强度及韧性指标随着应变率的增大而增大;但是,纤维沥青混凝土动力抗压强度及韧性指标增长率随应变率提高有递减趋势;纤维含量对沥青混凝土在动力条件下的动力行为有显著影响,聚酯纤维掺量为0.25%的沥青混凝土动力抗压强度及韧性指标最优;3种纤维都可以增加材料的动力抗压强度及韧性指标,聚酯纤维增强沥青混凝土抗压强度最佳,木质素纤维次之,玻璃纤维最差;聚酯纤维提高沥青混凝土韧性指标最佳,玻璃纤维次之,木质素纤维最差.     

混凝土SHPB试验的波形整形材料研究

针对SHPB试验中试件的应力均匀性问题,计算分析了试件达到应力均匀时波在试件中来回透射—反射所需的最低次数,以及相对应的入射脉冲上升沿最短时间。通过Φ50 mm SHPB试验装置对C40混凝土进行冲击压缩试验,得到铜片、铝片、黄油、橡胶4种波形整形材料冲击后的入射波形,并进行分析比较。结果表明:橡胶是良好的波形整形材料,且其波形呈半正弦状。     

RPC材料冲击加载下的横向惯性和应变率效应

对3种钢纤维含量活性粉末混凝土(RPC)的冲击压缩性能进行了实验研究和数值模拟.为消除SHPB(Split Hopkinson Pressure Bar)冲击实验中的高频弥散和实现近似恒应变率加载,实验过程中采用了波形整形技术.考虑到RPC材料具有静水压力效应,其冲击加载下动态强度的提高实际是应变率效应和横向惯性造成的静水压力效应共同作用的结果.为了将二者加以区分,采用数值模拟结合静态围压实验确定材料的横向惯性效应,在此基础上,RPC材料的真实应变率效应被实验确定.     

SHPB装置在动态测试中的推广应用

本文将SHPB装置推广应用于若干工程结构和材料的动态力学性能和参数的实验测试。文中介绍了结构动载荷及载荷作用点位移的测试,测压铜柱动态力学性能的测试以及高g值加速度传感器的标定。并给出了在上述实验测试中应用的测试原理、测试方法和测试结果。     

钢管RPC抗多次冲击动态力学性能研究

采用φ75 mm分离式霍普金森压杆试验装置对16个钢管活性粉末混凝土试件进行了不同应变率下的多次冲击压缩试验,得到了动态应力-应变曲线和破坏形态.试验结果表明：当应变率小于80 s^-1时,钢管RPC在多次冲击下仍能保持较稳定的力学性能;当应变率大于106 s^-1时,钢管RPC在多次冲击下发生塑性变形,表现出良好的延性,核心RPC开裂.多次冲击作用下,钢管RPC仍保持较高的强度、较好的延性和完整性,是一种抗冲击性能良好的防护工程材料.     

混凝土SHPB束杆试验的数值模拟

利用Ansys/Ls-dyna有限元软件对混凝土SHPB束杆试验进行了数值模拟研究.获得了砂浆混凝土的部分HJC本构模型参数,在此基础上模拟了试验过程中的应力波信号、试件的应力应变曲线和破坏形貌变化过程,模拟结果与实测结果有良好的吻合性.研究表明,获得的HJC模型参数是可信的,并分析了模拟冲击过程中试件内部应力、应变和破坏形貌的变化.