材料动态冲击实验技术(09-11-10).pptVIP

试验研究表明，粘性是材料的基本特性，任何材料在某种程度上来说都具有粘性性质，只是有时候表现的不明显而被忽略。因此，可参照Lindholm的做法，以应变率为参数，对各种材料力学性能试验进行如下划分：1)蠕变、准静态试验2)动态、冲击试验3)超高速冲击/碰撞试验1)试验分类蠕变试验：应变率范围；准静态试验：应变率范围；试验装置-----材料试验机Instron拉压试验机、Instron液压伺服材料试验机；MTS伺服式疲劳试验机、MTS电液伺服试验系统；附加刚性框架辅助吸能装置2)试验标测数据弹性模量、应力强度和峰值应变等，以及用于绘制应力-应变曲线的试验数据。2)试验分类动态试验：低应变率范围；中应变率范围；冲击试验：高应变率范围；更高应变率范围；试验技术(1)动态试验气/液压式：液压测试装置（hydraulictestingmachine）机械式：直接冲击，落重冲击试验装置（drop-weightimpactor）；间接冲击:凸轮试验机(2)冲击试验膨胀环技术、Hopkinson杆技术、板撞击技术（plateimpact，轻气炮技术）测时器长度等于或大于压力脉冲长度的一半,压力脉冲的动量将全部陷入测时器中,当测时器飞离时,杆将保持静止.杆能保持静止的最小长度,可求的压力脉冲的长度或压力脉冲的持续时.限制条件:压力脉冲的峰值不得超过材料的屈服极限,脉冲长度远大于压杆直径.SHPB实验典型数据OA段都为混凝土的弹性变形阶段，应力-应变关系为非线性，这是由于混凝土在冲击载荷作用下微裂纹扩展造成的，并不是塑性变形。，当应力到达峰值A点后，混凝土试件在裂纹处发生破坏，导致应力急骤下降，这时由SHPB处理得到的应变只是一种假象，并不是混凝土材料的真实应变。当应力到达峰值A点后，出现一近似的平台AB。这是由于当试件中的应力水平达到A点时，混凝土内部裂纹相继开裂，并扩展。在裂纹的开裂和扩展过程中，试件中的应力不再增大。当达到B点后，试件在裂纹处发生破坏，应力相应急骤下降。优点:1）测量方法十分巧妙在冲击载荷条件下确定材料的应力应变关系通常需要在试件同一位置上同时测量随时间变化的应力和应变，而这种直接将应变片贴于试件上进行量测的试验方法只能测出试件的局部变形，而且还不能量测试件峰值后破坏过程的变形特性。然而，SHPB试验避开了这一难题，通过测出两根压杆上的应变来推导试件材料的应力-应变关系，反映了整个试件的变形与破坏特性；同时，不作任何关于材料性质的假设。1)弥散效应(压杆质点横向效应);2)惯性效应(试件质点横向效应);3)摩擦效应(界面处压杆和试件的相对位移引起)以及二维效应(界面处压杆和试件的截面积不匹配引起)等对结果的影响.SHPB技术的改进1)直锥变截面Hopkinson压杆2)预留间隙法3)波形整形思想和万向头的应用4)不同撞击杆形状的SHPB测试系统5)用于研究硬脆性材料的SHPB6)用于研究软材料的SHPBSHPB技术的改进SHPB技术的改进SHPB技术的改进SHPB技术的改进SHPB技术的改进SHPB技术的改进SHPB技术的改进影响因素分析：材料动态冲击实验技术--SHPB试验措施：1)冲击速度(限制冲击速度确保压杆处于弹性范围、合适的压杆长径比消除波的弥散,在压杆中满足一维弹性应力波的假设);2)试件合适长径比使其横向(对应单轴性)和轴向(对应均匀性)惯性效应趋于最小,以满足应力单轴性和均匀性.一个优化的长径（长细）比为对金属材料来说范围为0.33~0.5之间，相应的长径比范围为0.5~0.61，其也可用于非金属材料。