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分离式霍普金森压杆试验中金属材料端面摩擦效应误差分析 被引量:3
1
作者 张柱柱 毛海涛 +7 位作者 周圣林 焦鹏 胡文林 吴省均 刘军 张旸 沈沛 刘宇麟 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期89-96,共8页
采用分离式霍普金森压杆(SHPB)试验结合有限元模拟方法计算重构38CrMoAl高强度钢的应力-应变曲线,研究了端面摩擦因数(0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5)、子弹入射速度(20,30,40 m·s^(-1))、试样长径比(0.25,0.50,1.00)和试样形状(圆柱体,... 采用分离式霍普金森压杆(SHPB)试验结合有限元模拟方法计算重构38CrMoAl高强度钢的应力-应变曲线,研究了端面摩擦因数(0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5)、子弹入射速度(20,30,40 m·s^(-1))、试样长径比(0.25,0.50,1.00)和试样形状(圆柱体,立方体)对端面摩擦效应引入的峰值应力、峰值应变测试误差的影响。结果表明:测试误差随端面摩擦因数的增大而增大,随长径比的增加而减小;截面面积相同的圆柱体和立方体试样的测试误差差值小于2%;端面摩擦因数较大时,控制子弹入射速度不能有效减小误差;将端面摩擦因数降到0.1以下,或是选用长径比1.00以上的试样,可以有效减小端面摩擦效应误差;试样中部和端面边缘处发生应力集中,随着试样长径比增大,应力集中部位占试样总长度比例减小,端面摩擦效应影响减小。 展开更多
关键词 分离式霍普金森 端面摩擦效应 数值模拟 误差分析
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节理粗糙度对应力波传播及试样破坏影响的颗粒流模拟 被引量:3
2
作者 王卫华 罗杰 +1 位作者 刘田 韩震宇 《黄金科学技术》 CSCD 2021年第2期208-217,共10页
为了研究节理粗糙度对应力波传播规律的影响以及粗糙节理试样受应力波作用发生破坏的微观机理,利用基于离散元方法的数值分析软件PFC2D构建了SHPB系统的颗粒流数值模型。在已有SHPB物理试验的基础上对试验中采用的节理试样进行微观参数... 为了研究节理粗糙度对应力波传播规律的影响以及粗糙节理试样受应力波作用发生破坏的微观机理,利用基于离散元方法的数值分析软件PFC2D构建了SHPB系统的颗粒流数值模型。在已有SHPB物理试验的基础上对试验中采用的节理试样进行微观参数标定,研究了较低冲击荷载下节理粗糙度对应力波传播的影响规律以及较高冲击荷载下不同形貌节理试样的微观裂纹扩展和破坏机理。研究表明:节理面的存在会降低应力波的透射系数,且节理面粗糙度越大,透射系数越小;冲击载荷下裂纹在节理面处萌生并迅速扩展到试样完整部分尤其是试样端面,大部分裂纹形成于峰后阶段,且张拉裂纹占主导地位;节理面越粗糙,动态强度越低,试样越容易破坏,产生的裂纹数也越多。 展开更多
关键词 分离式霍普金森 颗粒 数值模拟 节理粗糙度 应力波传播 透射系数
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含细粒珊瑚砂水泥胶结体冲击压缩性能试验研究
3
作者 范小春 田晨露 +1 位作者 秦月 张彪 《硅酸盐通报》 北大核心 2025年第8期2891-2899,共9页
本文采用分离式霍普金森压杆在不同应变率下对珊瑚砂水泥胶结体(CCS)进行冲击压缩试验,研究含细颗粒CCS的冲击压缩性能及细颗粒团聚现象对CCS力学性能的影响。结果表明,宏观上随着细颗粒含量的增加,CCS动态抗压强度先增大后减小,且在3%... 本文采用分离式霍普金森压杆在不同应变率下对珊瑚砂水泥胶结体(CCS)进行冲击压缩试验,研究含细颗粒CCS的冲击压缩性能及细颗粒团聚现象对CCS力学性能的影响。结果表明,宏观上随着细颗粒含量的增加,CCS动态抗压强度先增大后减小,且在3%(质量分数)时达到最大值,随着团聚现象程度加深,CCS动态抗压强度逐渐减小。通过压汞法孔隙结构测试发现,少量细颗粒的掺入降低了CCS的孔隙率及有害级孔隙,使CCS宏观上抗压强度增加。然而过多的细颗粒易出现团聚现象,导致界面过渡区黏结强度降低,易出现裂缝,从而降低了材料韧性和动态强度。通过分析CCS动态增长因子和比吸收能与应变率的关系,发现动态增长因子具有明显的应变率效应,少量的珊瑚砂细颗粒能够增强CCS的吸收能,且比吸收能与应变率存在近似线性关系。 展开更多
关键词 珊瑚砂水泥胶结体 颗粒 颗粒团聚 冲击缩性能 分离式霍普金森试验
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分形煤岩胶结体动态力学性能及数值模拟研究
4
作者 朱昌星 霍嘉鑫 吴大志 《河南理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期112-123,共12页
目的为研究颗粒破碎程度对煤岩胶结体的动态力学性能影响,方法基于松散介质固体颗粒分布规律理论,以分形维数分别为1.4,1.7,2.0,2.3,2.6配制不同破碎程度的松散煤体,按比例将胶凝材料与煤体拌合,经养护后制成标准块,对其进行分离式霍普... 目的为研究颗粒破碎程度对煤岩胶结体的动态力学性能影响,方法基于松散介质固体颗粒分布规律理论,以分形维数分别为1.4,1.7,2.0,2.3,2.6配制不同破碎程度的松散煤体,按比例将胶凝材料与煤体拌合,经养护后制成标准块,对其进行分离式霍普金森压杆冲击试验,并利用有限元软件LS-DYNA对SHPB试验过程进行数值模拟和对比分析。结果结果表明,分形维数D=1.7时,抗压强度最低、分形维数D=2.6时,抗压强度最高;煤岩破碎程度对试样的动态力学性能影响较大;水泥基体内能远大于4种粒径煤体内能之和;数值模拟的峰值应力、应变终值和破坏模式与室内试验结果吻合较好。粒径为0~20 mm时,0~5 mm的小颗粒质量占比越多,试样整体强度越高;胶结体动态抗压强度随着分形维数增大先减小后增大;动态压缩下试块耗散能也呈先减后增趋势;分形维数D=1.7的煤体级配不利于发挥胶结体试块的力学性能;水泥基体为主要的储能介质,承担主要的能量吸收与耗散;HJC参数的合理选取可以使数值模拟较好地反映胶结体试块的动态力学特性。结论研究结果可为后续煤岩注浆提供一定的技术支持。 展开更多
关键词 煤体破碎程度 胶结体 分离式霍普金森 动态抗强度 数值模拟
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SiC颗粒增强铝基复合材料高速冲击力学性能
5
作者 易双 赵优 +3 位作者 陈泽军 丛福官 张云龙 王强 《塑性工程学报》 北大核心 2025年第9期129-139,共11页
利用分离式霍普金森压杆(SHPB)对SiCp/AA2024复合材料及AA2024基体进行动态压缩实验,研究其在1900~3500 s^(-1)应变率范围内的动态力学响应与损伤机制。结果表明:AA2024基体呈现应变率不敏感性,表现出明显的应变硬化和应变软化。复合材... 利用分离式霍普金森压杆(SHPB)对SiCp/AA2024复合材料及AA2024基体进行动态压缩实验,研究其在1900~3500 s^(-1)应变率范围内的动态力学响应与损伤机制。结果表明:AA2024基体呈现应变率不敏感性,表现出明显的应变硬化和应变软化。复合材料流动应力与塑性应变随应变速率增加而增大,表现为正应变速率强化,其屈服强度与抗压强度较基体材料分别提高约27%和18%。应变硬化与绝热软化的动态竞争导致复合材料应变硬化率波动下降,并伴随较高的能量吸收。基体材料损伤以孔洞缺陷和析出相破碎为主,并伴有析出相单向流动的挤压痕迹。复合材料的损伤表现为SiC颗粒脱粘、断裂以及颗粒/基体界面剥离。在2900 s^(-1)时,复合材料出现剪切裂纹,呈45°贯穿整个试样。断口处可见绝热升温导致的基体熔化现象,断裂类型为韧-脆混合型。弥散SiC颗粒通过位错强化与细晶强化作用,使复合材料硬度显著提升(峰值236.7 HV),增幅约14%。 展开更多
关键词 分离式霍普金森 铝基复合材料 颗粒增强 高速冲击 损伤机制
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重复一维冲击下钙质砂动力特性与颗粒破碎演化规律
6
作者 欧阳浩然 龚志宇 +4 位作者 秦伟 戴国亮 柳鸿博 彭宇韬 龚维明 《振动与冲击》 北大核心 2025年第18期16-25,34,共11页
基于南海开发的背景,桩基施工过程中钙质砂地层会承受重复的冲击载荷,而钙质砂在重复冲击下的力学行为与陆地上常见的硅砂有很大不同。利用改进的分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)试验装置对不同均匀级配的钙质... 基于南海开发的背景,桩基施工过程中钙质砂地层会承受重复的冲击载荷,而钙质砂在重复冲击下的力学行为与陆地上常见的硅砂有很大不同。利用改进的分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)试验装置对不同均匀级配的钙质砂样和硅砂样进行了一系列重复一维冲击试验。试验结果表明,硅砂的动态表观模量为钙质砂的6.00倍~8.00倍,2种砂的动态表观模量随冲击次数N的增加而增加。钙质砂的动态表观模量随着平均粒径d 50的增加而降低。对于钙质砂,随着平均粒径的增加,其压缩指数C c增加,在相同条件下,屈服应力约为硅砂的40.0%。与硅砂相比,钙质砂在较低的应力下具有更好的吸能效率。并且在相同的轴向应力下,钙质砂的吸能效率随着颗粒尺寸的增加而增加,随着冲击次数的增加而降低。最后,探讨了重复冲击过程中均匀级配钙质砂颗粒破碎的演化规律,得到重复冲击下归一化平均粒径与破碎概率存在指数关系。 展开更多
关键词 钙质砂 分离式霍普金森(SHPB)试验 动力特性 颗粒破碎
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FDM-DEM耦合方法模拟月壤水冰模拟物的SHPB冲击试验
7
作者 李云丽 杨振睿 吴文平 《计算力学学报》 北大核心 2025年第1期19-25,共7页
全球对月球的探索在近几年再次掀起一阵热潮,下一阶段的探月任务主要集中于对月球极地的取样与资源勘探,涉及月球极地水冰模拟物大量动力学问题的研究。本文采用有限差分法(FDM)与离散元法(DEM)的耦合方法,开展了月壤水冰模拟物的分离... 全球对月球的探索在近几年再次掀起一阵热潮,下一阶段的探月任务主要集中于对月球极地的取样与资源勘探,涉及月球极地水冰模拟物大量动力学问题的研究。本文采用有限差分法(FDM)与离散元法(DEM)的耦合方法,开展了月壤水冰模拟物的分离式霍普金森压杆(SHPB)试验模拟,研究了月壤水冰模拟物在冲击载荷下的动力学性能及损伤特性。通过与试验结果对比,发现本文提出的FDM-DEM模型能够很好模拟月壤水冰模拟物的SHPB冲击测试。获得了月壤水冰模拟物峰值强度与应变率的关系,发现月壤水冰模拟物表现出应变率增强效应,即应变率越高,峰值应力越大,这与砂土的应变率不敏感性存在明显差异。冲击过程中,试样的损伤随着冲击速度的增加而增大,但损伤持续时间变短。损伤裂纹首先出现在试样与压杆的交界处,随着试样的压实,试样内部产生裂纹,最终内外部裂纹相互扩展交汇,直至破坏。研究结果为深入理解月球极地月壤水冰模拟物的动力学性能和失效行为提供了重要的参考。 展开更多
关键词 月壤水冰模拟 分离式霍普金森(SHPB)试验 FDM-DEM耦合 动态冲击特性 破坏形态
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两种纤维加筋模拟月壤地聚合物动态劈裂试验研究 被引量:3
8
作者 马芹永 顾金辉 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第13期144-152,189,共10页
为了解纤维加筋模拟月壤的动态劈裂力学特性,选用聚丙烯纤维和玄武岩纤维制备了纤维加筋模拟月壤地聚合物圆盘试件,利用分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)装置开展了冲击劈裂试验,并使用扫描电子显微镜观察地聚合... 为了解纤维加筋模拟月壤的动态劈裂力学特性,选用聚丙烯纤维和玄武岩纤维制备了纤维加筋模拟月壤地聚合物圆盘试件,利用分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)装置开展了冲击劈裂试验,并使用扫描电子显微镜观察地聚合物断裂面处纤维的分布排列情况。试验结果表明:当聚丙烯纤维掺量为0.4%时试件的劈裂拉伸强度达到最大,较未掺时提高22.9%~27.3%;相同纤维掺量下,聚丙烯纤维对试件劈裂拉伸强度的增益效果要优于玄武岩纤维;纤维掺量一定时,试件动态劈裂拉伸强度与冲击气压呈正相关,纤维对劈裂拉伸强度的增益效果与冲击气压呈负相关;试件在冲击荷载作用下沿轴向劈裂为相对完整的两半,纤维的掺入减小了试件的破坏程度,改善了脆性破坏;试件的劈裂破碎块度平均粒径随纤维掺量的增加而增大。研究结果为未来月球基地建造材料的选择提供参考。 展开更多
关键词 模拟月壤 聚丙烯纤维 玄武岩纤维 地聚合物 分离式霍普金森(SHPB) 动态劈裂拉伸强度
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6061⁃T6铝合金材料的冲击压缩力学性能实验与数值模拟 被引量:1
9
作者 傅先文 柳锦春 +1 位作者 孙妮 沙海洋 《防灾减灾工程学报》 CSCD 北大核心 2023年第5期1076-1083,共8页
为了探究6061‑T6铝合金的冲击力学性能和在防护结构上的应用前景,采用实验与数值模拟相结合的方法开展分析研究。根据多组准静态压缩及冲击压缩实验数据,对Johnson‑Cook本构模型的相应参数进行了拟合;再进行数值模拟分析,并把数值模拟... 为了探究6061‑T6铝合金的冲击力学性能和在防护结构上的应用前景,采用实验与数值模拟相结合的方法开展分析研究。根据多组准静态压缩及冲击压缩实验数据,对Johnson‑Cook本构模型的相应参数进行了拟合;再进行数值模拟分析,并把数值模拟的结果与实验结果对比分析。最终,得到了6061‑T6铝合金在常温下的屈服强度、峰值应力等力学参数;拟合出了6061‑T6铝合金J‑C模型的相应参数;研究表明6061‑T6铝合金是一种应变率敏感材料,其屈服强度、流动应力峰值随着应变率的提高而提高,同时材料对冲击荷载的能量吸收也越来越多;当应变率为1600 s^(-1)时,相对于准静态,其屈服强度和极限承载力分别提高了30%、78%;数值模拟结果与实验结果吻合较好,表明拟合的J‑C模型能够较好地表现出6061‑T6铝合金在高应变率下的应力流动行为。研究成果可为6061‑T6铝合金材料冲击动力学分析和在抗爆结构上的应用提供依据和参考,其在防护工程,防灾减灾工程领域上应用前景广阔。 展开更多
关键词 6061‑T6铝合金 冲击力学性能 分离式霍普金森 Johnson‑Cook本构模型 数值模拟
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循环荷载作用下石灰岩动态力学响应特征与损伤演化机制 被引量:1
10
作者 雷小磊 汪海波 +2 位作者 段继超 王梦想 吕闹 《振动与冲击》 北大核心 2025年第10期30-40,57,共12页
为了探究循环荷载作用下石灰岩力学性能以及损伤演化机理,开展了一系列室内试验、理论分析和数值模拟。首先,对石灰岩实施了分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)单次与等幅循环冲击试验,并结合Weibull损伤理论构建... 为了探究循环荷载作用下石灰岩力学性能以及损伤演化机理,开展了一系列室内试验、理论分析和数值模拟。首先,对石灰岩实施了分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)单次与等幅循环冲击试验,并结合Weibull损伤理论构建动载损伤演化模型,并利用ANSYS/LSDYNA软件对石灰岩开展循环爆破数值模拟。结果显示,单次冲击作用下,冲击气压升高导致石灰岩峰值应力增大、屈服应变增加;循环冲击作用下,随着冲击气压从0.15 MPa升至0.30 MPa,试件破裂所需冲击次数逐渐减少,由13次减至3次;随着冲击次数增加,试件屈服应变增大,弹性模量、峰值应力降低,累积损伤近1时发生破坏;爆破次数增加,模型炮孔周边的粉碎区域扩大,主裂纹持续扩展,损伤不断累积。本研究定义的损伤变量实现了对循环冲击荷载作用下累积损伤演化全过程完整统一的描述,建立的爆破荷载作用下岩石损伤表达式有效揭示了单次爆破过程中岩石损伤分布特性,符合工程爆破理论体系,能够为工程爆破作业提供重要参考。 展开更多
关键词 分离式霍普金森(SHPB)试验 循环冲击 数值模拟 循环爆破 累积损伤
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掺再生塑料颗粒自密实混凝土的动态力学性能研究 被引量:9
11
作者 宣卫红 杨果 陈育志 《水利水电技术》 北大核心 2019年第11期160-165,共6页
将塑料废物制成塑料颗粒掺入混凝土中,不仅能减少环境污染减低能耗,而且能提高混凝土的韧性。为探究含塑料颗粒自密实混凝土的动态力学性能,通过改进的霍普金森压杆试验研究了塑料颗粒掺量对自密实混凝土的破坏形态、应力应变曲线、峰... 将塑料废物制成塑料颗粒掺入混凝土中,不仅能减少环境污染减低能耗,而且能提高混凝土的韧性。为探究含塑料颗粒自密实混凝土的动态力学性能,通过改进的霍普金森压杆试验研究了塑料颗粒掺量对自密实混凝土的破坏形态、应力应变曲线、峰值应变、动态抗压强度以及能量耗散密度的影响。结果表明:塑料颗粒自密实混凝土的破坏形态更加有韧性,应力应变曲线有更大的峰值应变和更长的峰后反应,动态抗压强度随塑料掺量的增加而显著减小,能量耗散密度随塑料颗粒掺量的增加呈降低趋势,但存在最优塑料掺量,使得塑料颗粒自密实混凝土相对普通混凝土有更高的冲击韧性。 展开更多
关键词 塑料颗粒 混凝土 取代率 动态力学性能 分离式霍普金森试验
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高聚物粘结炸药模拟材料动态变形破坏的实验研究 被引量:4
12
作者 周忠彬 陈鹏万 黄风雷 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第S1期288-292,共5页
采用分离式霍普金森压杆(SHPB)加载装置对高聚物粘结炸药(PBX)模拟材料进行动态拉伸和压缩加载。利用高速摄影装置记录材料动态变形破坏过程,结合数字散斑相关技术,对不同加载条件下的位移场和应变场进行了分析,对PBX模拟材料动态变形... 采用分离式霍普金森压杆(SHPB)加载装置对高聚物粘结炸药(PBX)模拟材料进行动态拉伸和压缩加载。利用高速摄影装置记录材料动态变形破坏过程,结合数字散斑相关技术,对不同加载条件下的位移场和应变场进行了分析,对PBX模拟材料动态变形破坏现象和机理进行了分析。实验结果和理论分析基本吻合,验证了数字散斑相关方法用于PBX模拟材料动态测量的可行性。 展开更多
关键词 PBX模拟材料 数字散斑相关法 高速摄影 分离式霍普金森
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基于纳米混杂合成纤维混凝土SHPB试验的RHT数值模型参数研究
13
作者 李长辉 王慧颖 +2 位作者 杨放 谢承彦 崔健 《振动与冲击》 北大核心 2025年第7期181-193,224,共14页
研究RHT(riedel-hiermaier-thoma)模型参数对混凝土动态力学响应的影响规律。基于纳米混杂合成聚丙烯纤维混凝土(nano cellulose synthetic polypropylene fiber reinforced concrete,NCSPFRC)的分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pre... 研究RHT(riedel-hiermaier-thoma)模型参数对混凝土动态力学响应的影响规律。基于纳米混杂合成聚丙烯纤维混凝土(nano cellulose synthetic polypropylene fiber reinforced concrete,NCSPFRC)的分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bars,SHPB)冲击试验结果和RHT模型原始文献参数,采用Hyper-Mesh和LS-DYNA有限元软件进行数值模拟。研究结果表明:数值模拟结果与试验结果吻合度较低,峰值应力和峰值应变的模拟值相对试验值误差均超过35%,直接使用RHT模型原始文献参数无法准确描述不同强度等级、类型混凝土的动态力学响应。在此基础上,对RHT模型参数的敏感性进行了分析,并根据分析结果对模型参数进行修正,修正后的RHT模型参数所得模拟结果与试验结果具有良好的一致性,相较试验值其模拟峰值应力和峰值应变的误差值大多低于7%,在允许误差范围内。这表明修正后的RHT模型能够较准确地描述NCSPFRC的动态力学性能,同时也验证了该研究采用的参数调整方法的正确性和可行性。 展开更多
关键词 (RHT)模型 纳米混杂合成纤维混凝土(NCSPFRC) 分离式霍普金森(SHPB) 数值模拟 参数敏感性分析
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不同负温和含水率模拟月壤SHPB试验与分析 被引量:3
14
作者 马芹永 鲍晓璇 《矿业科学学报》 CSCD 2023年第1期93-101,共9页
为了解月球永久阴影区月壤的动态力学性能,以玄武质模拟月壤进行动态冲击试验,研究不同负温、不同含水率及不同应变率加载下模拟月壤的动态应力-应变曲线特性、动态抗压强度和破坏特征,分析动态抗压强度、动弹性模量与模拟月壤负温、含... 为了解月球永久阴影区月壤的动态力学性能,以玄武质模拟月壤进行动态冲击试验,研究不同负温、不同含水率及不同应变率加载下模拟月壤的动态应力-应变曲线特性、动态抗压强度和破坏特征,分析动态抗压强度、动弹性模量与模拟月壤负温、含水率、应变率的关系。试验结果表明:动态抗压强度与应变率呈正相关关系;破坏形态类型主要为锥形剪切破坏和颗粒状粉碎破坏;破碎块度分布具有良好的分形特征。研究结果能为未来月球资源研究提供参考。 展开更多
关键词 模拟月壤 分离式霍普金森 动态强度 吸收能 负温
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月壤水冰模拟样本SHPB试验及反射波特性分析 被引量:9
15
作者 肖俊孝 庞宝君 +6 位作者 唐钧跃 迟润强 陈圣鹏 刘君巍 田野 张伟伟 姜生元 《深空探测学报(中英文)》 CSCD 北大核心 2022年第2期150-156,共7页
高强度的月壤水冰组构通常采用高频冲击钻进、高速动能侵彻等方式实现原位探测,探测机具与月壤水冰组构之间存在复杂的动力学关系,探测机具在设计的过程中应充分考虑月壤水冰的动力学特性。提出一种利用分离式霍普金森压杆(Split Hopkin... 高强度的月壤水冰组构通常采用高频冲击钻进、高速动能侵彻等方式实现原位探测,探测机具与月壤水冰组构之间存在复杂的动力学关系,探测机具在设计的过程中应充分考虑月壤水冰的动力学特性。提出一种利用分离式霍普金森压杆(Split Hopkinson Pressure Bar,SHPB)实现超低温月壤水冰模拟样本的动力学特性测试的试验方法。利用SHPB试验系统,对–170℃极低温状态下3种不同含水率的月壤水冰模拟物开展了动态力学特性测试。通过分析试验结果,得到了不同应变率条件下月壤水冰模拟物的强度参数,总结出了月壤水冰模拟物应变率增强效应的规律;结合不同含水率样本SHPB试验的反射波频谱特性存在明显的差异的特性,提出一种基于钻具冲击反射波特性的月壤水冰含量辨识方法。可为月球水物质“探–采–用”探测器系统的研制工作提供有效参考。 展开更多
关键词 月球极区探测 月壤水冰模拟样本 低温分离式霍普金森 动态特性 辨识方法
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隧道衬砌混凝土/岩石组合体动力学特性数值模拟研究 被引量:4
16
作者 高欢 翟越 +2 位作者 汪铁楠 谢怡帆 李艳 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第11期107-114,138,共9页
为探讨混凝土-花岗岩组合体的动态破坏机理,采用LS-DYNA软件建立分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)数值模型,模拟了组合体在不同冲击荷载、主动围压、节理接触面积(JMC)、锯齿形状和界面倾角下的σ-ε关系、强度... 为探讨混凝土-花岗岩组合体的动态破坏机理,采用LS-DYNA软件建立分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)数值模型,模拟了组合体在不同冲击荷载、主动围压、节理接触面积(JMC)、锯齿形状和界面倾角下的σ-ε关系、强度特性和能量特性。结果表明:组合体的抗压强度与围压、JMC和冲击压强呈正相关,随界面倾角α的增大(0°→90°)呈“U”形变化,倾角α接近材料破坏角45°时组合体破坏最严重,耗散能最大;界面的存在使得应力波在混凝土-岩石试件中传播更为复杂,组合体动态峰值抗压强度的大小主要取决于混凝土,具有明显的应变率、围压增强效应;同一入射能作用下,其值接近组合材料屈服极限时,混凝土-花岗岩、花岗岩-混凝土组合体和混凝土单体的反射能接近,相比混凝土单体,波阻抗大的岩单体透射能大,吸收能小;组合体破碎形态主要表现为混凝土的劈裂和压剪破坏。研究结果有助于理解组合岩层的动态破坏规律。 展开更多
关键词 岩石力学 混凝土 组合体 有限元模拟 分离式霍普金森(SHPB) 动态缩性能
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水泥砂浆SHPB实验惯性效应的数值模拟 被引量:2
17
作者 裴永乐 李金柱 黄风雷 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第S2期122-127,共6页
水泥砂浆等混凝土类材料是一种应变率敏感材料,其力学性能与所受围压等因素有关,目前许多学者认为混凝土类材料的动态压缩强度增强是由于横向惯性效应的作用。水泥砂浆分离式霍普金森压杆(SHPB)实验过程中,端面围压或端面摩擦都会导致... 水泥砂浆等混凝土类材料是一种应变率敏感材料,其力学性能与所受围压等因素有关,目前许多学者认为混凝土类材料的动态压缩强度增强是由于横向惯性效应的作用。水泥砂浆分离式霍普金森压杆(SHPB)实验过程中,端面围压或端面摩擦都会导致试样横向惯性作用的增强。为研究动态压缩强度增强与端面围压及轴向应变加速度的关系,本文利用ANSYS/LS-DYNA软件对直径37 mm SHPB测试直径37 mm、厚20 mm水泥砂浆试样的动态力学性能过程进行仿真。实验结果表明,在SHPB实验过程中,端面会产生起伏分布的动态静水压力,这可能是产生轴向压缩强度增强的主要原因;轴向单元的应变加速度产生的轴向附加应力,远小于试样轴向动态压缩强度增强。 展开更多
关键词 爆炸力学 水泥砂浆 分离式霍普金森 横向惯性效应 数值模拟
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丁腈橡胶颗粒油井水泥石抗冲击力学性能与损伤特征
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作者 孙夏兰 任强 +4 位作者 吴坷 黄坤 梅开元 张高寅 程小伟 《钻井液与完井液》 CAS 北大核心 2023年第2期241-250,258,共11页
油井水泥是一种典型的脆性材料,提高水泥环韧性和降低水泥环脆性是目前的研究热点,在保证油气井安全生产的前提下还能延长油气井使用寿命。该研究将球形丁腈橡胶颗粒(Microsphere nitrile Rubber Powder,MRP)与不规则丁腈橡胶颗粒(Nitri... 油井水泥是一种典型的脆性材料,提高水泥环韧性和降低水泥环脆性是目前的研究热点,在保证油气井安全生产的前提下还能延长油气井使用寿命。该研究将球形丁腈橡胶颗粒(Microsphere nitrile Rubber Powder,MRP)与不规则丁腈橡胶颗粒(Nitrile Rubber Powder,NRP)分别加入到油井水泥中,探讨其抗冲击力学性能与损伤特征。采用直径为50 mm的分离式霍普金森压杆(Split Hopkinson Pressure Bar-SHPB)设备测试了不同体系水泥石的动态抗冲击性能,讨论了动态抗压强度、能量演化、损伤特征的变化规律。球形丁腈橡胶颗粒加量为6%的油井水泥石试样动态抗压强度可达(64.0±1.6)MPa,试样吸收能为39.93 J,吸能率可达49.91%;不规则丁腈橡胶颗粒加量为6%的油井水泥石试样动态抗压强度为(74.1±1.8)MPa,试样吸收能为46.56 J,吸能率可达58.20%。通过高速摄影和微观形貌发现,不规则丁腈橡胶颗粒与水泥基体间结合更加紧密,通过裂纹偏转机制提高阻裂能力,利于延长试样承载时间,加大载荷能量的消耗。 展开更多
关键词 油井水泥 丁腈橡胶颗粒 分离式霍普金森 力学损伤
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碱式硫酸镁水泥混凝土的冲击压缩性能 被引量:6
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作者 刘婷 麻海燕 +2 位作者 吴彰钰 余红发 张锦华 《建筑材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期562-570,共9页
采用∅75 mm分离式霍普金森压杆测试了碱式硫酸镁水泥混凝土(BMSCC)的力学性能,并借助Ls-Dyna软件和Holmquist-Johnson-Cook(HJC)模型,模拟了BMSCC的动态冲击力学响应.结果表明:BMSCC是典型的率相关性材料,具有明显的应变率增强效应,其... 采用∅75 mm分离式霍普金森压杆测试了碱式硫酸镁水泥混凝土(BMSCC)的力学性能,并借助Ls-Dyna软件和Holmquist-Johnson-Cook(HJC)模型,模拟了BMSCC的动态冲击力学响应.结果表明:BMSCC是典型的率相关性材料,具有明显的应变率增强效应,其冲击压缩强度随着应变率的提高而增大,动态增强因子与应变率的对数呈线性关系.通过数值模拟确定了HJC模型的21个参数,其中冲击压缩强度和峰值应变的模拟相对误差分别为-3.9%~0.9%和-10.0%~3.2%,模拟效果较好. 展开更多
关键词 碱式硫酸镁水泥混凝土 分离式霍普金森 应变率效应 动态增强因子 数值模拟
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基于LS-DYNA的砂岩动静组合SHPB数值模拟 被引量:3
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作者 王军祥 赵硕龙 +2 位作者 孙港 黄磊 马宝龙 《沈阳工业大学学报》 CAS 北大核心 2023年第1期97-105,共9页
为了研究动静组合SHPB加载下砂岩变形破坏、能量演化特性,运用LS-DYNA软件建立相关数值模型,在满足一维应力和应力应变均匀化假定的前提下,以轴压和围压为变量进行模拟分析.模拟结果表明:轴压比小于0.4时,砂岩动态抗压强度表现出线性率... 为了研究动静组合SHPB加载下砂岩变形破坏、能量演化特性,运用LS-DYNA软件建立相关数值模型,在满足一维应力和应力应变均匀化假定的前提下,以轴压和围压为变量进行模拟分析.模拟结果表明:轴压比小于0.4时,砂岩动态抗压强度表现出线性率效应,轴压和围压使得砂岩发生压剪破坏和层间错动破坏,对砂岩能耗规律影响较大,但单一能量的变化趋势几乎不受影响;一维动静组合模拟中,轴压为20 MPa时,随着加载应变率的增加,能量利用率先增加后减小,轴压为40 MPa时,能量利用率持续下降;三维动静组合模拟中,围压对于能量利用率的影响规律较为复杂,但总体上呈下降趋势. 展开更多
关键词 分离式霍普金森 岩石动力学 数值模拟 动静组合加载 动态抗强度 破坏形态 能量利用率
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