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钢纤维增强硫铝酸盐水泥基材料的动态力学性能 认领 引用 被引量：2
1
作者 汪峻峰 张锋 +2 位作者 鲁刘磊 裴大田 张宗洋 《建筑材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2026年第2期156-166,共11页
采用ϕ120分离式霍普金森压杆(SHPB)研究了不同应变率(80、135、180 s-1)下钢纤维增强硫铝酸盐水泥(SAC)砂浆的动态力学性能,并通过X射线计算机断层扫描(X-CT)高分辨的三维重构,对劣化前后的细观结构进行了可视化表征和定量分析。结果表... 采用ϕ120分离式霍普金森压杆(SHPB)研究了不同应变率(80、135、180 s-1)下钢纤维增强硫铝酸盐水泥(SAC)砂浆的动态力学性能,并通过X射线计算机断层扫描(X-CT)高分辨的三维重构,对劣化前后的细观结构进行了可视化表征和定量分析。结果表明:各组砂浆均呈现明显的应变率效应;掺加钢纤维显著提高了SAC砂浆的峰值应力,其最佳体积分数在0.3%~0.6%;SAC砂浆的峰值应力、峰值应变、弹性模量和应力-应变曲线下面积均随着应变率的增大而增大;在高应变率下,砂浆破坏主要表现为钢纤维的滑移或拔出;掺加钢纤维虽然增加了SAC砂浆的孔隙率,但能在基体中形成三维网络骨架来抑制主裂纹的扩展,钢纤维体积分数越大,微裂缝的占比越小。 展开更多
关键词 硫铝酸盐水泥 钢纤维 应变率效应 分离式霍普金森压杆 三维重构
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Mechanical Behavior of Deer Antler Under Quasi-static and Dynamic Loading:Experiments and Modeling 认领 引用
2
作者 Can Tuncer Mehmet Orhan 《Acta Mechanica Solida Sinica》 SCIE EI CSCD 2026年第5期596-609,共14页
Both quasi-static and dynamic tests were performed on cortical tissue from naturally shed deer antler.For both loading conditions,indirect Brazilian disc specimens were subjected to loading transverse to the osteon di... Both quasi-static and dynamic tests were performed on cortical tissue from naturally shed deer antler.For both loading conditions,indirect Brazilian disc specimens were subjected to loading transverse to the osteon direction.Dynamic Brazilian tests were conducted using a compression Split-Hopkinson Pressure Bar(SHPB),while conventional tensile tests were performed along the primary axis of the osteons.Tensile tests along the osteon axis yielded strengths up to approximately three times higher than those in the transverse direction.The ultimate stress in the dynamic tests was around 90 MPa and exhibited rate sensitivity.Scanning Electron Microscopy(SEM)images revealed that lamellae(both concentric and interstitial)oriented perpendicular to the loading direction did not significantly contribute to the mechanical strength in the indirect tests.This observation was corroborated by the small surface area fraction of the interstitial lamellae within a complete osteon unit.Finally,a constitutive equation was developed to model the elastic and inelastic response of the material under quasi-static tension.This model incorporates the contribution of the interfibrillar matrix to the material’s strength,using realistic parameters consistent with experimental data. 展开更多
关键词 Deer antler Split-Hopkinson pressure bar Modeling Elastic Inelastic
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不同浸水状态煤岩组合体动力响应特征与破坏机制 认领 引用
3
作者 张向阳 童治鹏 +3 位作者 段云刚 杨伟昆 陈建本 许林峰 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2026年第4期190-203,共14页
【背景】实际工程中的防水煤柱通常会遭受来自上覆岩层不同程度大小的动载作用,且其内部水分布具有非均匀性,传统“含水率”指标虽能反映整体含水量,却难以刻画浸水空间的非均匀特性,故明确不同浸水状态下煤岩体的动力破坏机制对稳定性... 【背景】实际工程中的防水煤柱通常会遭受来自上覆岩层不同程度大小的动载作用,且其内部水分布具有非均匀性,传统“含水率”指标虽能反映整体含水量,却难以刻画浸水空间的非均匀特性,故明确不同浸水状态下煤岩体的动力破坏机制对稳定性分区控制具有重要意义。【方法】基于此,制备完全浸水、单侧浸水、不浸水3种不同浸水状态下的煤岩组合体,采用高速摄像、DIC、CT扫描等方法,开展SHPB试验及FLAC-PFC3D耦合数值模拟,分别从宏观和细观角度对比其各受0.3、0.5、0.7 MPa冲击气压下的应力应变、裂纹扩展、能量分配、力链结构演化特征。【结果和结论】(1)煤岩组合体的惯性约束效应和应变率强化效应使其峰值应力和弹性模量随冲击气压增大而增大,但浸水软化则具有削弱作用。(2)浸水软化让裂纹尖端更易发生转向,形成曲折的复合拉剪路径,而干燥煤体则保持脆性张拉破裂。随着冲击气压增大,主裂纹逐渐向界面靠近,损伤程度从微观向宏观演进,裂纹类型由单一向复合发展。(3)相同浸水状态下,中、高强度冲击气压大小的改变,对反射能、耗散能和透射能的占比影响较小。反之,相同冲击气压下,不同浸水状态却显著影响着各部分能量占比。(4)浸水作用促进力链退化,使冲击气压驱动体系从均匀耗能向局部承载转变,且随着冲击气压增大与浸水体积减小,煤岩组合体将从拉伸破坏转变成剪切破坏为主导。研究成果可为动载防水煤柱稳定性分区控制提供理论基础。 展开更多
关键词 煤岩组合体 浸水状态 分离式霍普金森压杆(SHPB) 冲击气压 动力响应 分区控制
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循环冲击作用下酸碱侵蚀白砂岩动力学特性与损伤机理 认领 引用
4
作者 姚韦靖 芮少阁 +2 位作者 程斌 许寒冰 庞建勇 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2026年第10期154-167,共14页
为探究酸碱侵蚀作用岩石动力学特性劣化规律及损伤机理,采用分离式霍普金森压杆试验装置,开展了4种不同冲击气压(0.120 MPa、0.125 MPa、0.130 MPa、0.135 MPa)下酸碱侵蚀白砂岩等幅循环冲击试验。从冲击次数、应力-应变曲线、变形模量... 为探究酸碱侵蚀作用岩石动力学特性劣化规律及损伤机理,采用分离式霍普金森压杆试验装置,开展了4种不同冲击气压(0.120 MPa、0.125 MPa、0.130 MPa、0.135 MPa)下酸碱侵蚀白砂岩等幅循环冲击试验。从冲击次数、应力-应变曲线、变形模量和能量演化等方面进行系统分析,结合宏微观破坏特性和Lemaitre应变等效原理,定义酸碱侵蚀和循环冲击作用累积损伤因子。结果表明:酸碱侵蚀和冲击气压显著影响白砂岩抗冲击性能,对照组在0.12 MPa气压下可承受10次冲击,而侵蚀组在0.135 MPa气压下冲击次数均不足2次;应力-应变曲线在峰后阶段均呈现回弹特性;随循环冲击次数增加,试样峰值应力和变形模量持续降低,最大降幅达57.1%和86.1%;而峰值应变、平均应变率及累计比能量吸收值持续增加,最大值达0.136 s-1、75.95 s-1和1.98 J·cm-3,酸碱侵蚀和冲击气压增大会使这些差异更显著;白砂岩累积损伤因子与动态峰值应力的拟合曲线呈较好负相关关系(R2>0.93),酸碱侵蚀、冲击的剧烈程度及次数均会激发白砂岩裂纹扩展,从而加剧冲击破坏程度。 展开更多
关键词 分离式霍普金森压杆 酸碱侵蚀 循环冲击 能量演化 损伤机理
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含水煤体动态力学特性及爆破损伤规律研究 认领 引用
5
作者 杨胜利 魏炜杰 +2 位作者 程博源 宋宇航 陈勇升 《采矿与安全工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2026年第2期415-429,共15页
急倾斜厚煤层水平分段综放开采顶煤因厚度大、破碎困难导致采出率低,通常需弱化处理。为研究注水弱化后顶煤动态力学特性及爆破损伤规律,利用分离式霍普金森压杆对不同含水率煤体开展动态压缩试验。结果表明:含水煤体动态应力-应变曲线... 急倾斜厚煤层水平分段综放开采顶煤因厚度大、破碎困难导致采出率低,通常需弱化处理。为研究注水弱化后顶煤动态力学特性及爆破损伤规律,利用分离式霍普金森压杆对不同含水率煤体开展动态压缩试验。结果表明:含水煤体动态应力-应变曲线主要包括弹性、塑性、塑性耗能及破坏阶段,高冲击速度下无塑性耗能阶段;随着含水率升高,动态抗压强度线性下降,弱化系数增大,峰值应变呈先降后升的U形趋势;随着冲击速度增加,动态抗压强度上升但增速减缓,弱化系数先增后减,峰值应变上升但增速减缓;煤体破碎呈应变率与含水率协同效应,水分促使破碎模式由“少裂纹-大块体”向“多裂纹-粉末化”转变;含水率升高使反射能先增后降、反射率持续上升,而透射能、耗散能及其比率均下降;冲击速度提高使反射能显著增加,反射率先降后升,透射能与耗散能增加,但其比率先增后降,说明高冲击下能量更多向反射分配。数值模拟进一步证实,含水煤体爆破损伤范围显著扩大,裂隙区增长优于粉碎区。研究结果为注水联合爆破进行顶煤弱化提供了理论依据。 展开更多
关键词 顶煤弱化 煤层注水 霍普金森杆 动态力学特性 含水率
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矿岩爆破——破碎能量耦合耗散机制试验研究 认领 引用
6
作者 邱贤阳 杨振武 +4 位作者 邱泓杰 沈文博 李蕾蕾 冯泽平 武栋 《黄金科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2026年第1期150-165,共16页
为优化爆破—破碎环节的能量耦合效率,采用分离式霍普金森(SHPB)冲击试验与落锤冲击试验,建立了爆破能量—破碎块度—破碎能耗的定量耦合模型。SHPB试验在不同冲击气压条件下对若干试样进行动态破碎,揭示了入射能与三轴平均径的线性递... 为优化爆破—破碎环节的能量耦合效率,采用分离式霍普金森(SHPB)冲击试验与落锤冲击试验,建立了爆破能量—破碎块度—破碎能耗的定量耦合模型。SHPB试验在不同冲击气压条件下对若干试样进行动态破碎,揭示了入射能与三轴平均径的线性递减关系;落锤试验以不合格碎块作为研究对象,构建了破碎能耗与输入块度的指数递增模型。两阶段模型耦合表明,总能耗随块度变化呈先降低后升高的变化趋势,碎块粒径控制在37~42 mm时能耗最低,降幅可达42.8%。研究结果揭示了传统能量最优理论在破碎环节的非线性能耗与爆破能量梯度分布之间的矛盾,提出了通过多级破碎或优化能量分配实现系统节能。通过阐明能量跨工序传递的非线性规律,为矿山全流程能耗优化提供了理论依据和参数化指导,对于提升硬岩开采的能效管理具有重要的工程应用价值。 展开更多
关键词 冲击载荷 分离式霍普金森压杆(SHPB) 落锤冲击 能量耗散 破碎块度
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GH4738镍基高温合金动态压缩变形行为的中子衍射 认领 引用
7
作者 李洪佳 夏尚武 +1 位作者 谢雷 樊志剑 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2026年第5期363-371,共9页
应变率、温度和应变量是影响镍基高温合金微结构演化的重要因素.本文采用分离式霍普金森压杆冲击实验研究了GH4738镍基高温合金在温度为室温(RT)—500℃、应变率为1000—7500 s–1条件下的压缩力学特性.利用中子衍射技术对应变率为30... 应变率、温度和应变量是影响镍基高温合金微结构演化的重要因素.本文采用分离式霍普金森压杆冲击实验研究了GH4738镍基高温合金在温度为室温(RT)—500℃、应变率为1000—7500 s–1条件下的压缩力学特性.利用中子衍射技术对应变率为3000 s–1、冻结应变为–0.02,–0.05,–0.10,–0.20和–0.25的平行试样进行晶胞参数和点阵应变测试.随冻结应变增加,水平方向的γ-γ'晶格错配度为正值且呈增大趋势,而垂直方向的γ-γ'晶格错配度由正值转为负值;γ'相的弹性点阵应变一致增大,而γ相的弹性点阵应变几乎不变.{111}和{220}晶面的点阵应变在RT下为正值,400℃和500℃下为负值,{200}晶面的点阵应变在RT—500℃均出现正负交替演化,而{311}晶面的点阵应变在RT—500℃下均为负值,但在冻结应变为–0.25时RT和500℃下{311}晶面的点阵应变出现明显回弹.结合透射电镜缺陷表征发现,晶格错配度和晶格应变在位错剪切γ'相时增幅较小,而在位错绕过或塞积于γ'相时则增幅较大,且大变形量下与残余应力相关的弹性点阵应变随位错持续增殖而部分释放. 展开更多
关键词 镍基高温合金 霍普金森压杆冲击 中子衍射 残余应力
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高锰奥氏体钢动态压缩性能及绝热剪切行为 认领 引用
8
作者 夏敏 吴文涛 +3 位作者 谭欣 赵峰 郭洪燕 何满潮 《同济大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2026年第1期118-127,共10页
采用微型霍普金森压杆系统,研究了一种高锰奥氏体钢(NPR钢)在超高应变速率下的动态压缩性能和剧烈塑性变形微观结构。NPR钢在超高冲击下表现出卓越的抗冲击性和应变硬化能力,屈服强度约为550 MPa,极限抗压强度约为1500 MPa,断裂应变为0.... 采用微型霍普金森压杆系统,研究了一种高锰奥氏体钢(NPR钢)在超高应变速率下的动态压缩性能和剧烈塑性变形微观结构。NPR钢在超高冲击下表现出卓越的抗冲击性和应变硬化能力,屈服强度约为550 MPa,极限抗压强度约为1500 MPa,断裂应变为0.7。通过分析准静态和动态条件下的应变速率敏感性系数λ,发现NPR钢具有2个不同的应变速率敏感区。在应变速率为1×104 s-1时,NPR钢未发生断裂,沿冲击截面晶界处产生大量聚集型微孔洞,孔洞的形成方向与冲击方向呈65°。随着应变率增加到2×104 s-1,NPR钢发生断裂,冲击截面出现由大量微孔洞聚集长大形成的绝热剪切带,绝热剪切带的生长方向与冲击方向呈70°。此外,沿冲击方向形成大量的异质结构,包括扭折带、形变孪晶以及孪晶相互作用区域产生的旋转纳米晶,表明在超高应变率下,NPR钢结构具有复杂的损伤机制。 展开更多
关键词 NPR钢 微型霍普金森压杆 动态压缩行为 绝热剪切带 大塑性变形
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单面微波照射下玄武岩损伤与动力学特性研究 认领 引用
9
作者 戴俊 刘博源 杨清清 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2026年第4期95-104,共10页
目的针对现有微波辅助机械破岩室内试验多采用试样全面照射方式,与实际工程中微波直接照射区岩石仅能接受单面照射的工况不符的问题,开展符合实际工程条件的单面微波照射室内试验。方法采用铜箔包裹玄武岩,并对传统试验方法进行改进,探... 目的针对现有微波辅助机械破岩室内试验多采用试样全面照射方式,与实际工程中微波直接照射区岩石仅能接受单面照射的工况不符的问题,开展符合实际工程条件的单面微波照射室内试验。方法采用铜箔包裹玄武岩,并对传统试验方法进行改进,探究单面照射条件下,不同照射参数对玄武岩升温特性、纵波波速变化规律和损伤变量演化的影响,并使用SHPB系统对单面照射后玄武岩的动力学性能进行研究。结果结果表明,采用经过改进后的试验方法进行微波照射试验后,试样的热成像图像与传统试验方法相比变化较大,受包裹后的试样上部和下部温差较大,高温区主要集中于试件上部,且试件高度越靠下,温度差越明显;不同照射时间下,铜箔包裹后的岩石上表面升温速率随着照射功率增大逐渐趋向线性变化;侧面温度由上至下表现为先迅速上升,后逐渐降低,最后趋于平缓;试样的纵波波速差在照射时间不变的情况下随功率增大而增大;损伤变量随照射时间和功率的增加而增大;微波照射能量相同时,照射功率更大的岩石动态强度折减更多,试样的未包裹端破坏块度明显小于包裹端的破碎块度,且分级明显,与实际施工中受直接照射处岩石破坏情况类似。结论与传统试验方法相比,改良后的微波试验和动力学试验结果更接近实际情况。 展开更多
关键词 单面照射 温度分析 玄武岩 损伤变量 力学特性 SHPB
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取代率对页岩陶粒轻骨料混凝土力学性能的影响 认领 引用
10
作者 费鸿禄 刘书旺 +2 位作者 王明玉 袁立亮 闫雨 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2026年第2期295-305,共11页
为探究取代率对页岩陶粒轻骨料混凝土力学性能的影响,本实验以不同取代率的页岩陶粒轻骨料混凝土试件为研究对象,进行准静态压缩试验和SHPB(split hopkinson pressure bar)冲击试验,分析其准静态和动态力学特性。研究结果表明:在冲击作... 为探究取代率对页岩陶粒轻骨料混凝土力学性能的影响,本实验以不同取代率的页岩陶粒轻骨料混凝土试件为研究对象,进行准静态压缩试验和SHPB(split hopkinson pressure bar)冲击试验,分析其准静态和动态力学特性。研究结果表明:在冲击作用下,微观表现为裂缝穿过陶粒,发生破坏,但多孔结构使得陶粒破坏时会消耗更多的能量,取代率越高破坏越严重;页岩陶粒轻骨料混凝土对应力波的抗透射性强,陶粒取代率为30%~48%时变化不明显,结合数值模拟,取代率为48%时,混凝土的抗透射性最优。陶粒取代率为30%~48%时,单轴抗压强度和冲击应力峰值降低速率最慢;页岩陶粒轻骨料混凝土比普通碎石混凝土NCSC(normal crushed stone concrete)的应变率敏感性更低,其应变率敏感性的最低取代率范围在30%~48%之间;在取代率为30%~48%时,混凝土吸能特性几乎无变化,但重量降低。试验表明陶粒取代率在30%~48%之间为最优。 展开更多
关键词 页岩陶粒 取代率 冲击特性 透射波 SHPB试验
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数码电子雷管抗冲击性能的等效方法研究 认领 引用
11
作者 侯建华 张江涛 +3 位作者 端家荣 任冬梅 刘小宝 许建兵 《爆破器材》 CAS CSCD 北大核心 2026年第1期18-24,共7页
针对数码电子雷管评估时操作繁琐、定量评估困难的问题,基于分离式霍普金森压杆(SHPB)冲击系统,提出了测试数码电子雷管抗冲击性能的新方法。利用SHPB冲击系统和水下爆炸冲击系统研究了不同冲击强度下数码电子雷管的损伤特征,建立了冲... 针对数码电子雷管评估时操作繁琐、定量评估困难的问题,基于分离式霍普金森压杆(SHPB)冲击系统,提出了测试数码电子雷管抗冲击性能的新方法。利用SHPB冲击系统和水下爆炸冲击系统研究了不同冲击强度下数码电子雷管的损伤特征,建立了冲击载荷加载下数码电子雷管发火能量损失的数学模型,对比分析了2种实验方法提供的力学环境的等效性。结果表明:在2种实验方法提供的力学载荷加载下,数码电子雷管表现出相同的损伤特征;在冲击载荷作用下,数码电子雷管失效的主要原因是电容发火能量的损失,且电容发火能量的损失与所受冲击强度呈正相关关系。SHPB冲击系统可以有效地模拟数码电子雷管受冲击波作用的工况,可作为新型方法全面评估工业电子雷管的抗冲击性能。 展开更多
关键词 数码电子雷管 抗冲击性能 分离式霍普金森压杆 水下爆炸冲击
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冻融与循环冲击复合诱发钢纤维混凝土-砂岩组合体损伤特征 认领 引用
12
作者 张蓉蓉 王嘉诚 马冬冬 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2026年第12期226-236,共11页
为研究循环冲击荷载作用下冻融钢纤维混凝土-砂岩组合体的力学响应和损伤特性,制备了不同砂岩层厚度比的组合体试样,利用分离式Hopkinson压杆开展了冻融后组合体试样的循环冲击试验,研究了冻融循环次数和砂岩层厚度比对循环冲击后组合... 为研究循环冲击荷载作用下冻融钢纤维混凝土-砂岩组合体的力学响应和损伤特性,制备了不同砂岩层厚度比的组合体试样,利用分离式Hopkinson压杆开展了冻融后组合体试样的循环冲击试验,研究了冻融循环次数和砂岩层厚度比对循环冲击后组合体破坏形态、抗循环冲击次数、动态峰值应力降幅(dynamic peak stress reduction,DPSR)、能量耗散和微细观损伤特征的影响。结果表明:冻融循环会导致组合体微孔比例下降,中孔和大孔的比例上升,随着砂岩层厚度比的增加,微孔比例减少而中孔比例上升;循环冲击作用后,未冻融的组合体试样仍能保持较好的界面结合状态,冻融40次后,混凝土层中裂纹数量明显增多,砂岩层中出现典型的穿晶裂纹,界面过渡区胶结程度降低;随着砂岩层厚度比的减小,冻融后的组合体试样逐渐由拉伸破坏向边缘剪切破坏转变。对于未冻融的组合体试样,砂岩层占比越高,组合体抗循环冲击能力更强,DPSR增幅较小,而经历多次冻融循环后,砂岩层占比越高,组合体的抗循环冲击次数和DPSR增幅呈现出相反的变化规律。 展开更多
关键词 钢纤维混凝土-砂岩组合体 分离式Hopkinson压杆 冻融循环 循环冲击 动态峰值应力降幅(DPSR)
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隧道衬砌混凝土的动态抗压强度试验与细观模拟研究 认领 引用
13
作者 黄汝广 周震明 《混凝土》 CAS 北大核心 2026年第3期25-29,共5页
为了探究隧道围岩在爆破荷载作用下的损伤演化规律,选取衬砌喷射混凝土为研究对象,借助霍普金森压杆(SHPB)装置,开展了不同含水状态和应变率条件下的动态冲击测试。结合离散元(DEM)模拟手段,对衬砌混凝土破坏机理展开全面剖析。结果表明... 为了探究隧道围岩在爆破荷载作用下的损伤演化规律,选取衬砌喷射混凝土为研究对象,借助霍普金森压杆(SHPB)装置,开展了不同含水状态和应变率条件下的动态冲击测试。结合离散元(DEM)模拟手段,对衬砌混凝土破坏机理展开全面剖析。结果表明:干燥混凝土经过吸水处理后,动态抗压强度的平均降幅约为25.5%;随着平均应变率从50 s-1递增至250 s-1,衬砌混凝土的动态抗压强度呈线性下降,破碎程度显著提高,体现了混凝土动态强度的应变率效应;衬砌混凝土破裂过程可划分为体积压密、线弹性、塑性屈服及卸荷4个变形阶段;衬砌混凝土动态抗压强度与平均应变率呈线性相关关系;在冲击加载工况下,混凝土的破碎裂纹呈现出从试件边缘朝着中心区域逐步发展的过程;DEM模拟有效模拟了衬砌混凝土的动态破坏机制,数值模拟预测的应力应变关系与SHPB试验结果呈高度一致性。 展开更多
关键词 隧道工程 衬砌混凝土 动荷载 损伤特性 霍普金森压杆
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热-力耦合作用下混凝土劈拉动态力学性能及数值模拟研究 认领 引用
14
作者 叶中豹 徐剑波 +2 位作者 孔令安 王东浩 潘锐 《安徽建筑大学学报》 2026年第1期36-43,共8页
为探究高温后C50混凝土劈拉动态力学性能及微观特性,利用高速摄像仪和SHPB(Split Hopkinson Pressure Bar,分离式霍普金森压杆)试验装置,通过动态劈拉试验,分析了温度(20~600℃)与应力率(150~300 G Pa·s-1)热-力耦合作用对材料... 为探究高温后C50混凝土劈拉动态力学性能及微观特性,利用高速摄像仪和SHPB(Split Hopkinson Pressure Bar,分离式霍普金森压杆)试验装置,通过动态劈拉试验,分析了温度(20~600℃)与应力率(150~300 G Pa·s-1)热-力耦合作用对材料力学行为的影响,揭示了C50混凝土在试验范围内劣化机理;基于细观有限元数值模拟,分析了ITZ(Interface Transition Zone,骨料-水泥界面过渡区)细观损伤主导的破坏现象。试验及数值模拟结果表明:温度与应力率耦合作用下,C50混凝土动态劈拉强度与温度呈线性负相关,与应力率呈线性正相关;数值模拟计算结果与试验吻合,具有良好的一致性;ITZ的优先损伤与裂纹水平扩展导致试件破坏,裂纹沿骨料边缘水平扩展;提出热-力耦合作用下混凝土强度预测模型fd=0.025σ·-0.014T+6.998。 展开更多
关键词 SHPB 高温 动态劈拉性能 细观有限元
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钢-PE混杂纤维水泥基复合材料动态压缩性能尺寸效应试验研究 认领 引用 被引量：1
15
作者 赵波 李亮 +2 位作者 王子晨 吴俊 杜修力 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2026年第6期70-77,共8页
利用分离式霍普金森压杆(Split Hopkinson pressure bar,SHPB)装置进行了钢-聚乙烯混杂纤维水泥基复合材料(S/PE-ECC)的动态压缩试验,研究了S/PE-ECC材料动态压缩性能的尺寸效应,对比了Ф50 mm×25 mm和Ф70 mm×35 mm两种尺寸... 利用分离式霍普金森压杆(Split Hopkinson pressure bar,SHPB)装置进行了钢-聚乙烯混杂纤维水泥基复合材料(S/PE-ECC)的动态压缩试验,研究了S/PE-ECC材料动态压缩性能的尺寸效应,对比了Ф50 mm×25 mm和Ф70 mm×35 mm两种尺寸试件的动态压缩试验结果,包括破坏状态、动态抗压强度、动态峰值应变和动态应力峰值前韧度的差异。试验结果表明:①当应变率相近时,两种尺寸的各类S/PE-ECC试件的破坏状态基本相似且破坏程度相近,未表现出明显的尺寸效应。②在相近应变率下,尺寸较小的Ф50 mm×25 mm试件的动态抗压强度和动态应力峰值前韧度的试验结果均高于尺寸较大的Ф70 mm×35 mm试件的试验结果,表现出较明显的尺寸效应。纤维的加入会削弱水泥基材料动态抗压强度和动态应力峰值前韧度的尺寸效应。③S/PE-ECC试件的动态峰值应变的尺寸效应无明显的规律,试件尺寸的减小会使S/PE-ECC的动态峰值应变的应变率强化效应更为显著。 展开更多
关键词 水泥基复合材料 钢-PE混杂纤维 动态压缩 尺寸效应 分离式霍普金森压杆(SHPB)
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陶瓷材料Ⅰ型动态断裂韧性的新型测试方法 认领 引用 被引量：1
16
作者 蔡治城 许泽建 +2 位作者 范昌增 武刚 黄风雷 《爆炸与冲击》 EI CAS CSCD 北大核心 2026年第2期97-106,共10页
基于霍普金森压杆技术,采用新设计的微型纯Ⅰ型断裂试样和配套夹具,提出了一种针对陶瓷材料的新型动态断裂测试方法,试样的起裂时间由应变片法测得;对氧化铝陶瓷开展了不同加载速率下的动态断裂实验,采用实验-数值方法得到了材料的Ⅰ型... 基于霍普金森压杆技术,采用新设计的微型纯Ⅰ型断裂试样和配套夹具,提出了一种针对陶瓷材料的新型动态断裂测试方法,试样的起裂时间由应变片法测得;对氧化铝陶瓷开展了不同加载速率下的动态断裂实验,采用实验-数值方法得到了材料的Ⅰ型动态应力强度因子曲线及动态断裂韧性。结果显示:随着加载速率从0.45 TPa·m1/2·s-1提高到1.83 TPa·m1/2·s-1,氧化铝陶瓷的Ⅰ型动态断裂韧性值由8.39 MPa·m1/2增加至15.76 MPa·m1/2,而起裂时间则随着加载速率的增加而不断提前。由断口分析可知,随着加载速率的增加,氧化铝陶瓷由沿晶断裂占主导的失效模式逐步转变为以穿晶-沿晶相混合的断裂模式。这期间,更多的微缺陷被激活并扩展形成微裂纹,从而导致混合型断裂模式的发生。材料失效模式的转变将引起更多的能量耗散,这是断裂韧性升高的根本原因。 展开更多
关键词 氧化铝陶瓷 动态断裂韧性 加载速率 分离式霍普金森压杆
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解耦绝热温升-应变速率对超高强钢应变诱发马氏体相变的影响 认领 引用 被引量：1
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作者 叶思根 张震 +2 位作者 王雪雅 王焕然 马伯翰 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2026年第4期357-366,共10页
为研究高应变速率下绝热温升与应变速率对FA超高强钢应变诱发马氏体相变的耦合影响机制,对传统分离式霍普金森拉杆(Split Hopkinson Tensile Bar,SHTB)装置进行改进,通过增设能量吸收杆和动量捕获套管,解决传统SHTB试验中的多脉冲加载... 为研究高应变速率下绝热温升与应变速率对FA超高强钢应变诱发马氏体相变的耦合影响机制,对传统分离式霍普金森拉杆(Split Hopkinson Tensile Bar,SHTB)装置进行改进,通过增设能量吸收杆和动量捕获套管,解决传统SHTB试验中的多脉冲加载干扰问题,成功开发单脉冲加载技术。基于此项试验技术改进,创新性地提出有效解耦的试验方案:通过应变增量试验(准等温加载)实现对绝热温升效应的有效分离,量化分析应变速率的影响,进一步结合应变受控试验(非等温加载),量化分析绝热温升的影响。通过绝热温升与应变速率对应变诱发马氏体相变含量的抑制影响权重对比,揭示出绝热温升对应变诱发马氏体相变含量的抑制作用占据主导地位,而应变速率的增加仅有限提升其抑制效果。 展开更多
关键词 绝热温升 应变速率 超高强钢 应变诱发马氏体相变 分离式霍普金森拉杆 应变增量试验 应变受控试验
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ZL114A铝合金静动态力学性能研究及J-C本构模型建立 认领 引用 被引量：1
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作者 卢祖超 路来骁 +3 位作者 孙杰 石奇龙 詹红 舒大禹 《精密成形工程》 北大核心 2026年第2期208-217,共10页
目的研究ZL114A铝合金在不同应变率和温度下的静动态力学性能,采用准静态拉伸试验与动态霍普金森压杆试验相结合的方法,系统分析其流动应力行为,建立Johnson-Cook本构模型。方法通过电子万能试验机进行准静态拉伸试验,获取准静态条件下... 目的研究ZL114A铝合金在不同应变率和温度下的静动态力学性能,采用准静态拉伸试验与动态霍普金森压杆试验相结合的方法,系统分析其流动应力行为,建立Johnson-Cook本构模型。方法通过电子万能试验机进行准静态拉伸试验,获取准静态条件下该材料的应力-应变曲线。结合配有电磁加热装置的霍普金森压杆设备进行动态压缩试验,获取材料在不同温度、不同应变率条件下的应力-应变曲线,探究温度(20~420℃)与应变率(1500~5800 s-1)对材料力学性能的影响规律。通过最小二乘法拟合试验数据,建立了适用于高温高应变率条件下的J-C本构模型。结果ZL114A铝合金在常温低应变率条件下表现出较弱的应变率敏感性;在高温条件下表现出较高的温度敏感性;材料的流动应力随应变的增加呈现显著增加的趋势,而温度升高会引发热软化效应,导致流动应力降低。基于最小二乘法拟合试验数据,建立的J-C本构模型能够有效耦合应变、应变率及温度效应,其预测结果与试验数据在一定误差范围内较为吻合。结论建立的Johnson-Cook本构模型能有效预测材料在复杂工况下的力学响应,为航空、汽车和机械工程领域的结构设计和优化提供了理论依据。 展开更多
关键词 ZL114A铝合金 静动态力学性能 霍普金森压杆试验 Johnson-Cook本构模型 最小二乘法
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聚乙烯与玄武岩纤维混杂橡胶高延性水泥基复合材料动态压缩行为 认领 引用
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作者 伍辉杰 滕晓丹 +2 位作者 翁嘉维 韦宵宁 黎永鸿 《复合材料学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2026年第6期3640-3653,共14页
对聚乙烯(PE)纤维与玄武岩纤维(BF)混杂橡胶高延性水泥基复合材料(PE-BF/CR-ECC)的准静态力学性能和动态压缩行为进行了系统研究,揭示了高掺量橡胶粉末对该材料动态响应的影响机制。当橡胶掺量为体积分数20%时,PE-BF/CR-ECC具有优异的... 对聚乙烯(PE)纤维与玄武岩纤维(BF)混杂橡胶高延性水泥基复合材料(PE-BF/CR-ECC)的准静态力学性能和动态压缩行为进行了系统研究,揭示了高掺量橡胶粉末对该材料动态响应的影响机制。当橡胶掺量为体积分数20%时,PE-BF/CR-ECC具有优异的静态拉应变(5.16%)和静态拉应力(5.08 MPa)。在霍普金森杆(SHPB)试验中,分别使用3.7 m/s、4.5 m/s、5.2 m/s速度的子弹冲击试件,在5.2 m/s的子弹冲击下仍保持完整性。随着橡胶掺量从0%增加至40%,材料的动态脆化趋势减弱,但动态抗压强度的应变率敏感性增强,动态增强因子(Dynamic intensity factor,DIF)最高可达2.16。这是由于橡胶的掺入降低了孔径,增大了比表面积,细化了孔隙结构,加剧了自由水效应。此外,橡胶的加入显著提升了材料在高应变率下的吸能能力,在160 s-1应变率下的吸能效率达到无橡胶组的4倍以上。通过综合评估,掺入体积分数20%橡胶的PEBF/CR-ECC展现出最佳的抗冲击性能。 展开更多
关键词 高延性水泥基复合材料 橡胶粉末 混杂纤维 分离式霍普金森杆 动态行为 吸能效率
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HMX单晶率温相关变形失效行为 认领 引用
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作者 许谦源 王昕捷 +2 位作者 丁凯 刘彦 黄风雷 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2026年第5期270-280,共11页
为研究低速撞击条件下应变率和温度对含能单晶变形失效行为的影响,通过分离式霍普金森压杆(Split Hopkinson Pressure Bar,SHPB)开展了不同温度(298 K、337 K、383 K)和应变率(800 s-1、1700 s-1、2200 s-1)下的单轴压缩试验,... 为研究低速撞击条件下应变率和温度对含能单晶变形失效行为的影响,通过分离式霍普金森压杆(Split Hopkinson Pressure Bar,SHPB)开展了不同温度(298 K、337 K、383 K)和应变率(800 s-1、1700 s-1、2200 s-1)下的单轴压缩试验,获得了奥克托今(Cyclotetramethylene tetranitramine,HMX)单晶的应力应变曲线及断裂图像,在此基础上构建了率温相关的有限元计算模型用于数值模拟,获得了应变局域化与损伤演化规律,阐明了其在低速加载过程中的变形失效机理。研究结果表明,HMX单晶具有显著的应变率硬化和温度软化特征,其塑性应变局域化行为受到剪切应力影响;试样呈现“边缘-中心-边缘”对称扩展的损伤模式,相同时刻损伤程度随应变率升高而加剧;主裂纹呈现斜裂纹扩展模式,裂纹扩展受剪切应力影响,断口处出现明显的单晶面-多晶面解理特征。本研究有助于深入理解炸药晶体尺度的损伤点火机理,并可为多尺度点火预测模型的构建奠定基础。 展开更多
关键词 HMX单晶 率温相关 分离式霍普金森压杆 有限元计算模型 变形失效
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