霍普金森壓桿試驗中的兩種波形整形技術研究.pdf

1、SHPB技術是研究材料在動態(tài)載荷作用下的力學性質的常用技術。在SHPB試驗中，彈性桿中的一維應力波假定和試樣中應力均勻假定是兩個必要條件。而應變率是應變率敏感性材料動態(tài)力學性質的關鍵參數(shù)，所以保證加載過程中的恒應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、非均質性和各向異性等復雜特性，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。因此要想應用SHPB技術得到巖石類材料正確的、

2、有效的實驗結果，就必須采取特定的實驗技術，以獲取較好的入射波形，即通常所說的應力脈沖整形技術。波形整形技術不僅可以延長入射波的上升段，讓試件有足夠的時間達到應力均勻;可以平滑波形，消除應力波的高頻振蕩。而且使得入射波可調性很強，方便獲得較長的恒應變率加載。
　　本文從整形器和異型沖頭兩方面對波形整形技術進行研究。
　　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、曲率半徑設計了一系列錘頭，并以不同速度撞擊彈性桿得出相應的入射波形。提取所得應力波的上升沿時間、峰值、上升斜率、時長。運用正交試驗設計方法對所得結果進行參數(shù)敏感性分析，進而根據(jù)正交試驗結果設計不同幾何參數(shù)的沖頭，進行擺錘沖擊試驗。最后利用ANSYS/LS-DYNA有限元程序對試驗所