【摘要】：采用分離式Hopkinson壓桿試驗技術(shù),對山西黑花崗巖進行了一系列不同應(yīng)變率(315.53/s~1 349.87/s)的動態(tài)壓縮試驗。試驗結(jié)果表明:山西黑花崗巖在高應(yīng)變率條件下,動態(tài)抗壓強度表現(xiàn)出突變特性:應(yīng)變率從460.09/s上升到860.20/s的時候,山西黑花崗巖的動態(tài)抗壓強度從272.33 MPa提高到371.78 MPa;在高應(yīng)變率條件下,山西黑花崗巖材料的破碎機理為在初始沖擊波作用區(qū)先產(chǎn)生體積破碎,而后在試樣后半部分產(chǎn)生赫茲破碎;山西黑花崗巖在高應(yīng)變率下的彈塑性變形能隨應(yīng)變率的增大而減小,高應(yīng)變率條件下材料失效和裂紋擴展消耗更多能量,對應(yīng)更加嚴重的材料破碎。
【圖文】：

的接觸面處將發(fā)生波的反射和透射，形成反射波εＲ與透射波εT。試樣在沖擊作用下會發(fā)生高速變形，反射波εＲ與入射波εT分別由入射桿和透射桿的應(yīng)變片測得。典型的應(yīng)力波曲線如圖2所示。1．2測試原理及基本方程圖3是SHPB系統(tǒng)加載過程的示意圖，εI、εＲ和εT分別表示的是由應(yīng)變片測量到的入射、反射和透射信號。1、2分別是試樣的兩個端面。根據(jù)均勻化假定可知εI=εＲ+εT。再根據(jù)一維應(yīng)力波理論，通過試驗過程中所測得的入射波εI、反射波εＲ和透射波εT，即可圖1SHPB壓桿示意圖Fig．1SchematicdiagramofSHPB圖2山西黑花崗巖實測應(yīng)力波曲線(ε·=630/s)Fig．2StresswavecurveofShanxiblackgranite(ε·=630/s)圖3SHPB系統(tǒng)加載示意圖Fig．3SchematicdiagramofSHPBsystemloads計算出試件材料的應(yīng)變εs、應(yīng)變率ε·和應(yīng)力σs。εs=－2C0L∫t0εＲdt(1)ε·=dεdt=－2C0LεＲ(2)σs=EAA()sεT(3)式中:C0為彈性縱波波速;As是試樣的橫截面積;L是試樣的長度;A和E分別是壓桿的橫截面積和彈性模量。1．3試樣的設(shè)計與準備本次試驗對象為山西黑花崗巖，其礦物組成如表1所示，基本性能參數(shù)如表2所示。表1山西黑花崗巖的礦物組成Fig．1MineralcomponentsofShanxiblackgranite%名稱石英長石黑云母及其他山西黑花崗巖54550表2山西黑花崗巖的性能參數(shù)Fig．2PerformanceofparametersofShanxiblackgranite名稱容重/(g·cm－3)抗壓強度/MPa抗折強度/MPa彈性模量/GPa肖氏硬度吸水率/%耐磨度/(g·cm－2)山西黑花崗巖3．03137．515．241．076

約襖礪鄯治觶嘭饈筒牧?的破碎形式。1SHPB設(shè)備及試驗原理1．1SHPB壓桿技術(shù)簡介本次試驗使用的SHPB壓桿系統(tǒng)示意圖如圖1所示。當子彈、加速的質(zhì)量塊(桿)或者炸藥爆炸撞擊入射桿時，會產(chǎn)生一個入射脈沖εI，并沿著入射桿、試樣和透射桿向前傳播。撞擊速度利用光學(xué)測量法測得。由于試樣與壓桿的波阻抗不匹配，在試樣與壓桿的接觸面處將發(fā)生波的反射和透射，，形成反射波εＲ與透射波εT。試樣在沖擊作用下會發(fā)生高速變形，反射波εＲ與入射波εT分別由入射桿和透射桿的應(yīng)變片測得。典型的應(yīng)力波曲線如圖2所示。1．2測試原理及基本方程圖3是SHPB系統(tǒng)加載過程的示意圖，εI、εＲ和εT分別表示的是由應(yīng)變片測量到的入射、反射和透射信號。1、2分別是試樣的兩個端面。根據(jù)均勻化假定可知εI=εＲ+εT。再根據(jù)一維應(yīng)力波理論，通過試驗過程中所測得的入射波εI、反射波εＲ和透射波εT，即可圖1SHPB壓桿示意圖Fig．1SchematicdiagramofSHPB圖2山西黑花崗巖實測應(yīng)力波曲線(ε·=630/s)Fig．2StresswavecurveofShanxiblackgranite(ε·=630/s)圖3SHPB系統(tǒng)加載示意圖Fig．3SchematicdiagramofSHPBsystemloads計算出試件材料的應(yīng)變εs、應(yīng)變率ε·和應(yīng)力σs。εs=－2C0L∫t0εＲdt(1)ε·=dεdt=－2C0LεＲ(2)σs=EAA()sεT(3)式中:C0為彈性縱波波速;As是試樣的橫截面積;L是試樣的長度;A和E分別是壓桿的橫截面積和彈性模量。1．3試樣的設(shè)計與準備本次試驗對象為山西黑花崗巖，其礦物組成如表1所示，基本性能參數(shù)如表2所示。表1山西黑花崗巖的礦物組成Fig．1MineralcomponentsofSha
【作者單位】： 華僑大學(xué)脆性材料加工技術(shù)教育部工程中心;上海交通大學(xué)機械系統(tǒng)與振動國家重點實驗室;
【基金】：國家科技支撐計劃(2012BAF13B04) 自然科學(xué)基金面上項目(51175193;51475173) 機械系統(tǒng)與振動國家重點實驗室課題資助項目(MSV201406)
【分類號】：O347.3

【參考文獻】

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3 席軍;余勇;席道瑛;;大理巖對多次沖擊波的非線性動態(tài)響應(yīng)[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報;2011年S1期

4 金解放;李夕兵;殷志強;鄒洋;;循環(huán)沖擊下波阻抗定義巖石損傷變量的研究[J];巖土力學(xué);2011年05期

5 杜晶;李夕兵;宮鳳強;殷志強;;巖石沖擊實驗碎屑分類及其分形特征[J];礦業(yè)研究與開發(fā);2010年05期

6 許金余;呂曉聰;張軍;劉軍忠;白二雷;;循環(huán)沖擊作用下圍壓對斜長角閃巖動態(tài)特性的影響研究[J];振動與沖擊;2010年08期

7 許金余;李為民;范飛林;白二雷;;地質(zhì)聚合物混凝土的沖擊力學(xué)性能研究[J];振動與沖擊;2009年01期

8 李剛;陳正漢;謝云;祝文化;;高應(yīng)變率條件下三峽工程花崗巖動力特性的試驗研究[J];巖土力學(xué);2007年09期

9 劉寶昌,張祖培,孫友宏,王建陽;金剛石繩鋸的鋸切軌跡及鋸切機理研究[J];金剛石與磨料磨具工程;2002年06期

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2 黃偉;;基于Hopkinson桿技術(shù)早齡期混凝土動態(tài)壓縮性能試驗[J];佳木斯大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2016年02期

3 王從章;許金余;羅鑫;張國喜;;超早強材料ASIP性能優(yōu)化研究[J];公路;2016年02期

4 過江;崔文強;陳輝;;不同耦合介質(zhì)光面爆破裂紋發(fā)展數(shù)值分析[J];黃金科學(xué)技術(shù);2016年01期

5 王志坤;許金余;任韋波;白二雷;董宗戈;;高溫下地聚合物混凝土損傷演化及動態(tài)本構(gòu)模型研究[J];振動與沖擊;2016年02期

6 張巖;李慶文;李淼;崔明;;不同應(yīng)變率下砂巖的動態(tài)力學(xué)特性研究[J];中國礦業(yè);2015年S2期

7 唐禮忠;王春;程露萍;高龍華;;一維靜載及循環(huán)沖擊共同作用下矽卡巖力學(xué)特性試驗研究[J];中南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2015年10期

8 潘峰;黨發(fā)寧;焦凱;師俊平;;沖擊荷載作用下不均勻脆性材料動態(tài)彎拉強度提高機制研究[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報;2015年S2期

9 李成波;劉振東;施行覺;;砂巖彈性參數(shù)與波速關(guān)系的實驗研究[J];科學(xué)技術(shù)與工程;2015年22期

10 張銳;朱術(shù)云;孫強;武富強;;高溫后灰?guī)r單軸壓縮的分形特征研究[J];地震工程學(xué)報;2015年02期

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2 呂曉聰;許金余;張龍;張磊;;大直徑SHPB系統(tǒng)角閃巖的沖擊動力試驗[J];兵工學(xué)報;2010年S1期

3 李夕兵;宮鳳強;高科;尹土兵;;一維動靜組合加載下巖石沖擊破壞試驗研究[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報;2010年02期

4 杜峗;席道瑛;徐松林;宛新林;;巖石非線性細觀響應(yīng)中孔隙液體的影響[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報;2010年01期

5 周子龍;李夕兵;巖小明;;巖石SHPB測試中試樣恒應(yīng)變率變形的加載條件[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報;2009年12期

6 劉軍忠;許金余;呂曉聰;張磊;王澤東;;沖擊壓縮荷載下角閃巖的動態(tài)力學(xué)性能試驗研究[J];巖石力學(xué)與工程學(xué)報;2009年10期

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9 王禮立 ,胡時勝;鈦合金TB-2在高應(yīng)變率下的動態(tài)應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系[J];爆炸與沖擊;1985年01期

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3 王揚衛(wèi);王富恥;王璀軼;于曉東;馬壯;;顆粒增強鋁基復(fù)合材料高應(yīng)變率行為[A];第十五屆全國復(fù)合材料學(xué)術(shù)會議論文集（下冊）[C];2008年

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5 湯鐵鋼;;實現(xiàn)材料高應(yīng)變率拉伸加載的爆炸膨脹環(huán)技術(shù)[A];中國工程物理研究院科技年報(2009年版)[C];2010年

6 李紅蓮;賈媛;盧英;閆秀英;;高應(yīng)變率SHTB實驗若干問題探討[A];第九屆全國沖擊動力學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集（上冊）[C];2009年

7 胡時勝;王禮立;;一種用于材料高應(yīng)變率試驗的裝置[A];Hopkinson桿實驗技術(shù)研討會會議論文集[C];2007年

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9 佟景偉;高叢峰;李鴻琦;王世斌;C.Albertini;V.Pizzinato;;溫度對高應(yīng)變率扭-拉復(fù)合加載下形狀記憶合金本構(gòu)關(guān)系影響的研究[A];Hopkinson桿實驗技術(shù)研討會會議論文集[C];2007年

10 劉運通;高文學(xué);;高應(yīng)變率下巖石力學(xué)響應(yīng)特性研究[A];第七屆全國工程爆破學(xué)術(shù)會議論文集[C];2001年

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5 陳鋒;高應(yīng)變率和大變形對材料微晶化改性的影響之研究[D];寧波大學(xué);2007年

6 唐林;高應(yīng)變率下純銅強迫剪切變形行為研究[D];中南大學(xué);2012年

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9 唐鵬;高應(yīng)變率下孔洞生長與晶界斷裂機理研究[D];華中科技大學(xué);2012年

10 李靖;高錳鋼高應(yīng)變率下本構(gòu)方程的研究與沖擊硬化數(shù)值模擬[D];燕山大學(xué);2012年

本文編號：2549830