高速红外测温系统

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作者 郭来功 刘安坤 +1 位作者 黄晨瑞 穆朝民 《红外技术》 北大核心 2025年第1期36-43,共8页

针对于高速测温系统存在的响应时间慢、校准复杂、不适用特殊环境等问题,设计了以STM32F429IGT6微控制器为控制核心,以光学系统、制冷型红外探测器为主体的制冷型高速红外测温系统。光学系统采用金属抛物面反射镜构建光学组件,结合制冷... 针对于高速测温系统存在的响应时间慢、校准复杂、不适用特殊环境等问题,设计了以STM32F429IGT6微控制器为控制核心,以光学系统、制冷型红外探测器为主体的制冷型高速红外测温系统。光学系统采用金属抛物面反射镜构建光学组件,结合制冷型红外探测器完成光电转换,由微控制器进行高速采集。系统采样率为1 MHz,采用SD卡进行数据存储,可在屏幕上显示温度变化波形。采用黑体炉静态标定法进行温度标定,对温度与电压信号之间的关系进行最小二乘拟合,得到了电压-温度关系式,测量误差为±1℃,温度测量有效范围为10~200℃。标定后使用霍普金森压杆冲击实验进行了系统应用测试。测试结果表明,制冷型高速红外测温系统具有微秒级温度变化的探测能力,响应时间快,操作与校准简单,在动态高速测温领域具有广泛的应用前景。 展开更多

关键词 光学系统 制冷型红外探测器 高速采集 黑体炉 霍普金森压杆

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静水压环境下岩石动态压剪耦合力学响应与本构模型

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作者 杜洪波 王鑫婷 +2 位作者 魏明东 阿比尔的 王浩然 《工程科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期186-195,共10页

静水压环境是深部岩石的典型应力赋存状态,并且岩石内存在多尺度的结构面,易遭受压剪耦合的复杂动力扰动。因此,探究静水压环境下岩石动态压剪耦合力学响应及损伤本构模型对于深部岩石结构安全评估和动力灾害防控极为重要。本文应用霍... 静水压环境是深部岩石的典型应力赋存状态,并且岩石内存在多尺度的结构面,易遭受压剪耦合的复杂动力扰动。因此,探究静水压环境下岩石动态压剪耦合力学响应及损伤本构模型对于深部岩石结构安全评估和动力灾害防控极为重要。本文应用霍普金森压杆试验装置,对倾斜砂岩试样进行动态压剪耦合试验,揭示静水围压、动态荷载压剪耦合比及加载率对岩石力学特性的影响规律;基于Drucker–Prager准则和Weibull分布,建立静水压环境下深部岩石动态压剪耦合损伤本构模型。结果表明:1)岩石动态强度及变形模量随着加载率及静水围压的增大呈增加趋势,强度的围压效应及加载率效应明显,动态荷载中的剪切分量能削减岩石承载能力并提升岩石的变形能力。2)随着动态荷载剪压比和静水围压的增加,岩石冲击破坏模式由拉伸主导的内部锥形破裂面及表面劈裂转变为剪切主导的单一平面破坏;动态荷载中的剪切分量对静水围压作用下岩石的动态破碎存在明显的限制作用。3)采用极值解析法推导了模型分布参数F0和m的解析表达式,探究了模型分布参数F0、m和损伤修正系数q的物理意义及其对本构模型的影响规律;同时,对比不同工况下试验和理论应力应变曲线,验证了该模型的合理性。本文揭示的静水压环境下岩石动态压剪耦合动力响应与建立的损伤本构模型,可为复杂动力扰动下深部岩石工程安全建设与灾害防护提供理论支撑。 展开更多

关键词 深部岩石 静水围压 霍普金森压杆 动态压剪耦合 动力响应 损伤本构模型

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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

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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 月壤水冰模拟物 分离式霍普金森压杆(SHPB)试验 FDM-DEM耦合 动态冲击特性 破坏形态

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流固耦合作用下深部岩石动态力学响应研究进展 被引量：8

4

作者 夏开文 王峥 +2 位作者 吴帮标 徐颖 岳腾泷 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期454-478,共25页

深部岩石处于高地应力、高渗透压和强动态扰动的复杂地质环境之中,3者作用下岩石体更加容易发生损伤破裂,诱发突涌水、渗漏、井喷等工程地质灾害,因而探究流固耦合作用下岩石的动态力学响应是开展岩石工程建设的前提之一。近年来,国内... 深部岩石处于高地应力、高渗透压和强动态扰动的复杂地质环境之中,3者作用下岩石体更加容易发生损伤破裂,诱发突涌水、渗漏、井喷等工程地质灾害,因而探究流固耦合作用下岩石的动态力学响应是开展岩石工程建设的前提之一。近年来,国内外众多学者在考虑水和不同应力状态下的岩石动态力学实验研究方面取得了显著的成果。为给工程建设提供更加全面的指导并为后续研究奠定基础,从实验装置、测试结果以及围压与水的作用机理层面,对上述工作进行了回顾与总结。首先介绍了分离式霍普金森压杆测试装置的基本原理,以及用于模拟深部岩石赋存环境所进行的装置改进,包括围压分离式霍普金森压杆实验系统和孔压(渗透压)耦合的分离式霍普金森压杆实验系统,简要分析了各类装置在研究流固耦合作用下岩石动力学问题时的优势和不足。其次,总结了考虑不同应力状态(单向加载、三向围压加载)的流固耦合作用下岩石的动态力学响应特性。详细介绍了固定预设孔压、渗透压耦合作用下深部岩石的动态力学响应及其随孔隙水压、渗透压变化的规律。随后,概述了围压对岩石动力学性质的影响机理,分析了不同围压条件下的影响规律;总结了水对岩石动态力学性质的强化、弱化微观机制和定量表达。最后,对流固耦合作用下深部岩石的动态力学响应进行了概括总结,并对未来实验研究工作和深部赋存条件下岩石动态力学的研究方向进行了展望。 展开更多

关键词 流固耦合 岩石动力学 分离式霍普金森压杆 孔隙水压 渗透压

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力-热耦合作用下煤岩动力学特性和破碎机理研究 被引量：2

5

作者 李鹏龙 罗宁 +2 位作者 索云琛 柴亚博 孙锐 《爆破》 CSCD 北大核心 2024年第4期8-17,60,共11页

为了安全高效地进军深部煤炭资源开采,开展深地“三高一扰动”环境下煤岩的动态力学特性和破碎机理研究,采用自主改进的∅50 mm高温同步分离式霍普金森压杆(SHPB)试验系统,对25~200℃温度下煤岩进行动态冲击试验研究,并改进ZWT粘弹性本... 为了安全高效地进军深部煤炭资源开采,开展深地“三高一扰动”环境下煤岩的动态力学特性和破碎机理研究,采用自主改进的∅50 mm高温同步分离式霍普金森压杆(SHPB)试验系统,对25~200℃温度下煤岩进行动态冲击试验研究,并改进ZWT粘弹性本构模型建立考虑温度效应的煤岩动态本构方程,基于有限差分-离散元数值模拟研究高温效应对煤岩裂纹发育规律及其动态强度的影响。研究表明:高温冲击作用下煤岩的动态应力应变曲线可划分为四个阶段:压密阶段、弹性阶段、裂纹增长阶段和软化失效阶段;随着温度的增加,煤岩的动态抗压强度和动态弹性模量劣化明显,失效应变呈现增加趋势,吸收能则呈现W型波动趋势;破碎粒径减小,分形维数则呈现明显的线性增加,抗压强度越低,破碎程度越高,破碎模式更为复杂;基于ZWT改进后的动态本构模型良好地表达高温冲击后的应力应变关系,但对压密阶段的表达不甚理想;模拟和试验结果显示煤岩在150℃高温后水成分和吸附气体活跃析出,煤基质受热膨胀破裂,出现明显细观裂纹,并逐渐发育为贯通裂纹,其中以剪切裂纹为主。煤岩在100℃下动态压缩的裂纹发育从受撞击面发育贯通,高温劣化煤岩强度。研究结论为“三高一扰动”深部复杂地况下煤炭资源安全高效开采提供基础理论支持。 展开更多

关键词 深部煤岩 力-热耦合 分离式霍普金森压杆 动态本构模型 有限差分-离散元

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基于FDM-DEM耦合的冲击损伤大理岩静态断裂力学特征研究 被引量：5

6

作者 张涛 蔚立元 +2 位作者 苏海健 罗宁 魏江波 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期39-49,共11页

为探究循环冲击损伤后大理岩的静态断裂力学特征,基于有限差分(finite difference method,FDM)-离散元(discrete element method,DEM)耦合的建模技术构建了三维分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)数值模型,其中杆... 为探究循环冲击损伤后大理岩的静态断裂力学特征,基于有限差分(finite difference method,FDM)-离散元(discrete element method,DEM)耦合的建模技术构建了三维分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,SHPB)数值模型,其中杆件系统和岩石试件分别采用FLAC^(3D)和PFC^(3D)程序建模。利用该模型对中心直切槽半圆盘(NSCB)试样进行了恒定子弹速度下的循环冲击,随后对受损试样进行静态三点弯曲断裂实验。通过编写Fish程序,提取试样断裂面数据,对断裂面进行重构并定量计算表面粗糙度。通过与相关室内实验结果的对比分析,验证了本文数值分析的合理性与可靠性。模拟结果表明,随着循环冲击次数的增加,试样内部微裂纹、破碎颗粒均增加。连接力场分布混乱,部分力链发生断裂。力链的变化是试样力学性能劣化的根本原因。在静态三点弯曲断裂实验中,冲击5次后试样的静态断裂韧度较天然试样产生一定程度的降低。试样在静载过程中产生的微裂纹和碎块的数量随循环冲击次数的增加而增加,断裂面粗糙度随循环冲击次数的增加而增加。 展开更多

关键词 岩石力学 有限差分-离散元耦合 霍普金森压杆 循环冲击 断裂韧度

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不同内径圆环砂岩试件温水耦合动态劈裂力学试验研究 被引量：6

7

作者 平琦 高祺 王晨 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第17期43-51,152,共10页

煤矿巷道围岩经常处于地下水和温度共同作用环境中。由于岩石动抗拉强度远小于其动抗压强度,当受到掘进爆破等动载作用时岩体破坏往往取决于动抗拉强度,温水耦合岩石在动荷载扰动下动态抗拉力学性能值得深入研究。对不同内径圆环砂岩试... 煤矿巷道围岩经常处于地下水和温度共同作用环境中。由于岩石动抗拉强度远小于其动抗压强度,当受到掘进爆破等动载作用时岩体破坏往往取决于动抗拉强度,温水耦合岩石在动荷载扰动下动态抗拉力学性能值得深入研究。对不同内径圆环砂岩试件(外径50 mm,内径0~25 mm)进行温水耦合作用,开展X射线衍射和扫描电子显微镜试验,并利用霍普金森压杆试验装置进行动态劈裂力学特性试验研究。结果表明:温水耦合作用使砂岩试件产生损伤劣化,基本物理参数发生变化,动力学性能呈现出弱化现象;相同加载条件下,圆环砂岩试件内径增大,试件更易发生张拉破坏;劈裂后的半圆环发生了挤压断裂;相同内径时,温水耦合作用砂岩试件碎块更加明显;从能量耗散角度对试件破碎形态进行分析。 展开更多

关键词 岩石动力学 温水耦合 圆环试件 动态劈裂 霍普金森压杆(SHPB)

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活性粉末混凝土冲击压缩性能及本构关系 被引量：1

8

作者 谢磊 李庆华 徐世烺 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期999-1009,共11页

为了克服传统活性粉末混凝土(RPC)须高温蒸养的缺点,采用粒化高炉矿渣代替部分水泥制备出免蒸养RPC,利用直径为80 mm的霍普金森压杆试验系统(SHPB)对免蒸养RPC进行冲击压缩试验研究,探究率效应对免蒸养RPC动态力学性能的影响规律,建立... 为了克服传统活性粉末混凝土(RPC)须高温蒸养的缺点,采用粒化高炉矿渣代替部分水泥制备出免蒸养RPC,利用直径为80 mm的霍普金森压杆试验系统(SHPB)对免蒸养RPC进行冲击压缩试验研究,探究率效应对免蒸养RPC动态力学性能的影响规律,建立动态本构模型.结果表明:在10~290s^(-1)的应变率范围内,免蒸养RPC的峰值应力、峰值应变和冲击韧性表现出明显的率敏感性,而弹性模量在不同应变率下基本保持不变.改进型ZW-T黏弹性本构模型和基于Weibull分布的模型均能对免蒸养RPC的动态应力-应变曲线进行较好的描述,基于Weibull分布的模型所含参数相对较少,根据模型中各参数与应变率之间的关系可以对不同应变率下的应力-应变曲线进行预测. 展开更多

关键词 活性粉末混凝土(RPC) 霍普金森压杆试验系统(SHPB) 应变率效应 冲击压缩性能 动态本构模型

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基于FDM-DEM耦合的岩石动态冲击特征方法 被引量：3

9

作者 杨江坤 宋彦琦 +3 位作者 马宏发 郑俊杰 杨俊涛 鲍伟 《科学技术与工程》 北大核心 2023年第10期4309-4314,共6页

为探究动态冲击作用下岩石的力学特征,根据室内霍普金森冲击试验模型,基于有限差分(finite difference method,FDM)-离散元(discrete element method,DEM)耦合方法构建了三维分离式霍普金森压杆(split hopkinson pressure bar,SHPB)冲... 为探究动态冲击作用下岩石的力学特征,根据室内霍普金森冲击试验模型,基于有限差分(finite difference method,FDM)-离散元(discrete element method,DEM)耦合方法构建了三维分离式霍普金森压杆(split hopkinson pressure bar,SHPB)冲击数值模型,在模型入射杆端部施加半正弦冲击波进行动态冲击模拟,对三维离散元试样的动态应力时程曲线、裂纹时空演化等特征进行讨论,从细观力学角度分析岩石的动态冲击破坏过程。结果表明:三维耦合模型在动态冲击过程中能够很好地满足应力有效性检验,保证了冲击过程的可靠性;利用Fish语言编写的半正弦冲击波等效替代室内试验撞击杆的撞击作用可以在一定程度上消除入射波的弥散效应;动态冲击过程中,试样内部的裂纹发展可分为平静阶段、缓升阶段、陡增阶段和稳定阶段,且裂纹主要产生于应力峰后阶段,裂纹总量呈反Z形变化。 展开更多

关键词 岩石动力学 分离式霍普金森压杆 有限差分-离散元耦合 细观力学 裂纹扩展

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冻融循环后混凝土冲击劈拉强度预测模型 被引量：2

10

作者 胥晔 陶俊林 李洪祥 《硅酸盐通报》 CAS 北大核心 2024年第2期448-455,465,共9页

为预测混凝土材料冻融循环后冲击劈拉强度,本文对混凝土标准冻融试件和混凝土劈拉试件进行0、25、50、75、100次的冻融循环试验,通过动弹仪对混凝土标准冻融试件进行动弹性模量测试,采用电液伺服万能试验机和分离式霍普金森压杆系统分别... 为预测混凝土材料冻融循环后冲击劈拉强度,本文对混凝土标准冻融试件和混凝土劈拉试件进行0、25、50、75、100次的冻融循环试验,通过动弹仪对混凝土标准冻融试件进行动弹性模量测试,采用电液伺服万能试验机和分离式霍普金森压杆系统分别在0.5和0.5×10^(6)、1.0×10^(6)、2.0×10^(6)kN/s的力加载速率下对劈拉试件进行劈拉试验,分析了冻融损伤以及力加载速率对混凝土冲击劈拉强度的影响。结果表明:随着冻融次数的增加,标准冻融试件的表观状况、质量、相对动弹性模量均不断劣化;当冻融次数一定时,随着力加载速率的提高,混凝土试件的冲击劈拉强度不断提升。在上述试验基础上,建立了冻融循环后混凝土冲击劈拉强度预测模型,该模型可为冻融循环后混凝土冲击劈拉强度的预测提供理论依据。 展开更多

关键词 混凝土 冻融循环 冲击劈拉强度 相对动弹性模量 霍普金森压杆系统 预测模型

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高温后砂岩动力特性应变率效应的试验研究 被引量：21

11

作者 李明 茅献彪 +2 位作者 曹丽丽 茅蓉蓉 陶静 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期3479-3488,共10页

利用MTS652.02高温炉与φ50 mm分离式霍普金森压杆（SHPB）试验系统,对800℃加热后的砂岩试样进行单轴冲击压缩试验,分析17.904~62.600 s-1应变率范围内砂岩动力特性的变化规律。结果表明：800℃后砂岩动态应力-应变曲线大致经历压密、... 利用MTS652.02高温炉与φ50 mm分离式霍普金森压杆（SHPB）试验系统,对800℃加热后的砂岩试样进行单轴冲击压缩试验,分析17.904~62.600 s-1应变率范围内砂岩动力特性的变化规律。结果表明：800℃后砂岩动态应力-应变曲线大致经历压密、近似线弹性变形、微裂纹演化、裂纹非稳定扩展、应变软化以及卸载6个阶段;随着应变率提高,砂岩动态弹性模量、峰值应力随应变率的提高基本呈对数形式逐渐增加,峰值应变近似呈对数形式逐渐降低;较低应变率下,砂岩破坏为典型的张拉破坏,随着应变率的升高,剪切破裂面所占比例逐渐升高,砂岩破坏型式具有从张拉破坏向剪切破坏的变化趋势;800℃热处理后,砂岩破坏程度随应变率的提高逐渐提高,并且高应变率下破坏程度的应变率敏感性更加显著。 展开更多

关键词 岩石力学 高温 动力特性 应变率效应 分离式霍普金森压杆试验系统

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钢纤维活性粉末混凝土高温后动力学特性研究 被引量：7

12

作者 王立闻 庞宝君 +1 位作者 杨震琦 迟润强 《建筑材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期620-625,共6页

利用霍普金森压杆系统（split Hopkinson pressurebar，SHPB），采用铅片作为整形器，分别对未经高温处理及经600，800℃高温作用后的素活性粉末混凝土（normal reactive powder concrete，NRPC）和钢纤维增强活性粉末混凝土（steel fib... 利用霍普金森压杆系统（split Hopkinson pressurebar，SHPB），采用铅片作为整形器，分别对未经高温处理及经600，800℃高温作用后的素活性粉末混凝土（normal reactive powder concrete，NRPC）和钢纤维增强活性粉末混凝土（steel fiber reinforced reactive powder concrete，SFRPC）进行冲击压缩试验，以研究高温后NRPC和SFRPC的动态力学性能及钢纤维掺量对SFRPC抗；中击性能的影响．结果表明，经高温作用后，NRPC和SFRPC在应变率（75～85S叫）下的动态抗压强度均明显降低，600，800℃作用后动态抗压强度损失率分别约为25％，65％，但峰值应变均提高．高温作用后，SFRPC的抗冲击能力明显优于NRPC，600℃及800℃时SFRPC（1．0％）动态抗压强度同NRPC相比分别提高了28．1％和35．1％，峰值韧度则分别提高了83．4％和74．9％．破坏程度上SFRPC也明显轻于NRPC，试样呈现裂而不散的形态．最后，分析了高温后钢纤维对活性粉末混凝土的增强增韧作用机理． 展开更多

关键词 活性粉末混凝土(RPC) 霍普金森压杆系统(SHPB) 钢纤维 高温 动态力学性能

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SHPB冲击技术在岩石动态力学教学实验中的应用 被引量：5

13

作者 于洋 徐倩 +1 位作者 耿大新 刁心宏 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2020年第6期154-157,共4页

利用霍普金森冲击压杆试验系统(SHPB)测量岩石在冲击荷载下的动态力学性能,开设自主探究性科研实验教学项目,让学生了解岩石动态力学性能与静态力学性能的区别,以及围压对动应力下岩石的有利作用,学习SHPB系统进行岩石动载实验的原理和... 利用霍普金森冲击压杆试验系统(SHPB)测量岩石在冲击荷载下的动态力学性能,开设自主探究性科研实验教学项目,让学生了解岩石动态力学性能与静态力学性能的区别,以及围压对动应力下岩石的有利作用,学习SHPB系统进行岩石动载实验的原理和理论方法,熟练掌握SHPB实验设备操作过程及数据处理方法。通过该教学实验,锻炼了学生的实践动手能力及科研素养,增强了学生科研创新与探索精神。 展开更多

关键词 动态力学性能 霍普金森冲击压杆试验系统 岩石 实验教学

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基于J-C模型440C不锈钢动态本构关系的修正 被引量：2

14

作者 王亮 贾海深 +1 位作者 张继林 罗文翠 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期805-813,共9页

为了构建合理描述440C不锈钢流动应力变化关系的本构模型,借助万能试验机和霍普金森压杆装置,分别进行了准静态和动态压缩试验。依据所获得的试验数据,对原J-C本构模型参数进行了标定,并探讨了其描述所研究材料应力流动行为的适用性和... 为了构建合理描述440C不锈钢流动应力变化关系的本构模型,借助万能试验机和霍普金森压杆装置,分别进行了准静态和动态压缩试验。依据所获得的试验数据,对原J-C本构模型参数进行了标定,并探讨了其描述所研究材料应力流动行为的适用性和预测准确性。基于分析的结果,提出了一种考虑应变、应变率和温度间相互耦合的修正J-C本构模型,并进行模型参数标定。将试验数据与模型预测值进行对比分析,并通过相关性系数R、平均相对误差AARE和平均均方根偏差RMSE三个统计参数,对所提出模型的有效性进行评价。结果表明,440C不锈钢的动态力学行为受应变、应变率和温度间耦合作用的共同支配,所提出修正J-C本构模型相关性系数R为0.9959,平均相对误差AARE为0.073,平均均方根偏差RMSE为0.7618,能够合理地描述其应力流动行为。 展开更多

关键词 440C 不锈钢 霍普金森压杆 J-C 本构模型 耦合作用

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高温后砂岩动态损伤与破坏特征试验研究 被引量：2

15

作者 郭进平 杨延光 +1 位作者 张雯 李亚超 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2023年第2期160-165,共6页

为研究高温后砂岩动态损伤与破坏特征,制备常温25℃和高温200,400,600,800,1000℃砂岩试样,利用霍普金森压杆(SHPB)试验系统对试样开展冲击试验,得到不同温度下应力⁃应变曲线,分析砂岩峰值强度、平均模量与温度的变化关系,研究砂岩破碎... 为研究高温后砂岩动态损伤与破坏特征,制备常温25℃和高温200,400,600,800,1000℃砂岩试样,利用霍普金森压杆(SHPB)试验系统对试样开展冲击试验,得到不同温度下应力⁃应变曲线,分析砂岩峰值强度、平均模量与温度的变化关系,研究砂岩破碎程度随冲击气压和加热温度的变化规律,利用扫描电镜(SEM)观测高温破坏后砂岩试样的断口形貌,从微观角度解释高温后砂岩动态损伤与破坏特征改变的成因。结果表明:砂岩试样峰值强度和平均模量随温度升高而减小,600℃以下减小速率较慢,600℃以上减小速率较快,即600℃为砂岩力学强度的拐点;温度升高,砂岩内部微裂隙不断扩展贯通,在冲击作用下微裂隙破碎程度愈发严重,宏观上动态力学性能不断劣化。 展开更多

关键词 高温 霍普金森压杆试验系统 砂岩动力特性 扫描电镜 破坏特征

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基于三维晶质模型-离散元法的数值模拟研究:动态弯曲拉伸强度试验中的多级力链网络分析

16

作者 范豆豆 张涛 +3 位作者 蔚立元 胡李华 苏海健 魏江波 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第11期3821-3839,共19页

力链网络是岩石材料加载下的关键信息,类似岩石的微观裂纹和宏观力学行为。本文提出了一种基于离散元法(GBM3D-DEM)的三维晶质模型,采用耦合的(有限差分法(FDM)-离散元(DEM))霍普金森压杆系统模拟了动态弯曲拉伸强度试验。结果表明,加... 力链网络是岩石材料加载下的关键信息,类似岩石的微观裂纹和宏观力学行为。本文提出了一种基于离散元法(GBM3D-DEM)的三维晶质模型,采用耦合的(有限差分法(FDM)-离散元(DEM))霍普金森压杆系统模拟了动态弯曲拉伸强度试验。结果表明,加载过程中试样内部所有一般力链(GF)的值和数量分别表明了样品的应力水平和裂纹活动。强力链(HF),作为那些在峰值荷载下大于所有一般力链(GF)平均值的力链,其数量可以更深入地表征施加在试样两端的应力水平。同时,强力链的主要倾向分布方向与加载方向一致,并垂直于裂纹的加载方向。本文将力链网络进行了多级分类,并对花岗岩的裂纹活动和力学行为进行了研究,并从多级力链网络的角度分析了加载率效应。 展开更多

关键词 岩石力学 三维晶质模型 耦合霍普金森压杆系统 多级力链网络 加载率效应

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基于改进SHPB平台的20CrMnTi平面应变动态起裂韧度实验研究 被引量：2

17

作者 宋鹍 张晓迪 +4 位作者 丁军 黄霞 何晓进 王佳斌 王路生 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期815-821,共7页

为获得20Cr Mn Ti动态起裂韧度,利用改进式霍普金森压杆对三点弯曲试样施加冲击载荷,通过弹簧质量模型确定动态应力强度因子随时间的变化规律,采用应变片监测裂纹起裂时刻。通过上述实验过程得到20Cr Mn Ti在平面应变条件下I型裂纹扩展... 为获得20Cr Mn Ti动态起裂韧度,利用改进式霍普金森压杆对三点弯曲试样施加冲击载荷,通过弹簧质量模型确定动态应力强度因子随时间的变化规律,采用应变片监测裂纹起裂时刻。通过上述实验过程得到20Cr Mn Ti在平面应变条件下I型裂纹扩展动态起裂韧度。实验过程中,利用波形整形技术有效抑制了应力波传播过程中由横向惯性效应引发的几何弥散畸变,保证了测点处应力波信号与加载点应力波的一致性;利用高速摄像系统跟踪动态断裂过程,并结合GOM Correlate软件对加载过程中试样表面应变场的变化进行分析,观察到裂纹起裂前试样已达到动态应力平衡状态,验证了实验方案和测试结果的有效性。实验结果表明,20Cr Mn Ti动态起裂韧度随着加载率的增加而增大,呈现出明显的加载率敏感性。 展开更多

关键词 20CrMnTi 霍普金森压杆 弹簧质量模型 高速摄像系统 GOM CORRELATE 动态起裂韧度

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颗粒尺寸对微米级铝粉动态响应的影响

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作者 邓永兴 陆晓霞 +2 位作者 李磊 徐松林 苗春贺 《兵器装备工程学报》 CSCD 北大核心 2022年第5期172-177,184,共7页

为得到颗粒尺寸对铝粉动态压缩响应的影响规律,基于分离式霍普金森压杆对3种不同尺寸颗粒的铝粉进行了不同应变率的加载,并采用红外测温系统测量了冲击压缩过程中铝粉试样的表面温度。应力应变结果表明:不同尺寸颗粒的铝粉对应变率的敏... 为得到颗粒尺寸对铝粉动态压缩响应的影响规律,基于分离式霍普金森压杆对3种不同尺寸颗粒的铝粉进行了不同应变率的加载,并采用红外测温系统测量了冲击压缩过程中铝粉试样的表面温度。应力应变结果表明:不同尺寸颗粒的铝粉对应变率的敏感程度不同,大颗粒试样对应变率效应不敏感,小颗粒试样的应变率效应明显。对比结果发现:粉体中颗粒越容易发生重排,加载速率对其影响就越大。加载试验后使用扫描电镜观察断口界面处的颗粒变形特点,发现颗粒较小的试样中颗粒变形较均匀,说明此试样受力相对均匀。红外测温结果表明,即使试样的加载历程相同,不同尺寸颗粒试样的温度变化不同;由颗粒间摩擦产生的内能沉积在颗粒表层,颗粒内外温度分布不均匀导致试样温度不同。 展开更多

关键词 颗粒尺寸 微米级铝粉 分离式霍普金森压杆 应变率效应 红外测温系统

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