高应变率条件下山西黑花岗岩的动态力学性能研究

发布时间：2019-10-15 20:52

【摘要】：采用分离式Hopkinson压杆试验技术,对山西黑花岗岩进行了一系列不同应变率(315.53/s~1 349.87/s)的动态压缩试验。试验结果表明:山西黑花岗岩在高应变率条件下,动态抗压强度表现出突变特性:应变率从460.09/s上升到860.20/s的时候,山西黑花岗岩的动态抗压强度从272.33 MPa提高到371.78 MPa;在高应变率条件下,山西黑花岗岩材料的破碎机理为在初始冲击波作用区先产生体积破碎,而后在试样后半部分产生赫兹破碎;山西黑花岗岩在高应变率下的弹塑性变形能随应变率的增大而减小,高应变率条件下材料失效和裂纹扩展消耗更多能量,对应更加严重的材料破碎。
【图文】：

的接触面处将发生波的反射和透射，形成反射波εＲ与透射波εT。试样在冲击作用下会发生高速变形，反射波εＲ与入射波εT分别由入射杆和透射杆的应变片测得。典型的应力波曲线如图2所示。1．2测试原理及基本方程图3是SHPB系统加载过程的示意图，εI、εＲ和εT分别表示的是由应变片测量到的入射、反射和透射信号。1、2分别是试样的两个端面。根据均匀化假定可知εI=εＲ+εT。再根据一维应力波理论，通过试验过程中所测得的入射波εI、反射波εＲ和透射波εT，即可图1SHPB压杆示意图Fig．1SchematicdiagramofSHPB图2山西黑花岗岩实测应力波曲线(ε·=630/s)Fig．2StresswavecurveofShanxiblackgranite(ε·=630/s)图3SHPB系统加载示意图Fig．3SchematicdiagramofSHPBsystemloads计算出试件材料的应变εs、应变率ε·和应力σs。εs=－2C0L∫t0εＲdt(1)ε·=dεdt=－2C0LεＲ(2)σs=EAA()sεT(3)式中:C0为弹性纵波波速;As是试样的横截面积;L是试样的长度;A和E分别是压杆的横截面积和弹性模量。1．3试样的设计与准备本次试验对象为山西黑花岗岩，其矿物组成如表1所示，基本性能参数如表2所示。表1山西黑花岗岩的矿物组成Fig．1MineralcomponentsofShanxiblackgranite%名称石英长石黑云母及其他山西黑花岗岩54550表2山西黑花岗岩的性能参数Fig．2PerformanceofparametersofShanxiblackgranite名称容重/(g·cm－3)抗压强度/MPa抗折强度/MPa弹性模量/GPa肖氏硬度吸水率/%耐磨度/(g·cm－2)山西黑花岗岩3．03137．515．241．076

约袄砺鄯治觯嘭馐筒牧?的破碎形式。1SHPB设备及试验原理1．1SHPB压杆技术简介本次试验使用的SHPB压杆系统示意图如图1所示。当子弹、加速的质量块(杆)或者炸药爆炸撞击入射杆时，会产生一个入射脉冲εI，并沿着入射杆、试样和透射杆向前传播。撞击速度利用光学测量法测得。由于试样与压杆的波阻抗不匹配，在试样与压杆的接触面处将发生波的反射和透射，，形成反射波εＲ与透射波εT。试样在冲击作用下会发生高速变形，反射波εＲ与入射波εT分别由入射杆和透射杆的应变片测得。典型的应力波曲线如图2所示。1．2测试原理及基本方程图3是SHPB系统加载过程的示意图，εI、εＲ和εT分别表示的是由应变片测量到的入射、反射和透射信号。1、2分别是试样的两个端面。根据均匀化假定可知εI=εＲ+εT。再根据一维应力波理论，通过试验过程中所测得的入射波εI、反射波εＲ和透射波εT，即可图1SHPB压杆示意图Fig．1SchematicdiagramofSHPB图2山西黑花岗岩实测应力波曲线(ε·=630/s)Fig．2StresswavecurveofShanxiblackgranite(ε·=630/s)图3SHPB系统加载示意图Fig．3SchematicdiagramofSHPBsystemloads计算出试件材料的应变εs、应变率ε·和应力σs。εs=－2C0L∫t0εＲdt(1)ε·=dεdt=－2C0LεＲ(2)σs=EAA()sεT(3)式中:C0为弹性纵波波速;As是试样的横截面积;L是试样的长度;A和E分别是压杆的横截面积和弹性模量。1．3试样的设计与准备本次试验对象为山西黑花岗岩，其矿物组成如表1所示，基本性能参数如表2所示。表1山西黑花岗岩的矿物组成Fig．1MineralcomponentsofSha
【作者单位】： 华侨大学脆性材料加工技术教育部工程中心;上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室;
【基金】：国家科技支撑计划(2012BAF13B04) 自然科学基金面上项目(51175193;51475173) 机械系统与振动国家重点实验室课题资助项目(MSV201406)
【分类号】：O347.3

【参考文献】

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【共引文献】

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本文编号：2549830