SHPB入射杆形状对动态断裂参量影响的数值方法研究
作者：陈华燕， 曾祥国， 钱晓军， 王清远， 许书生
作者单位：四川大学 建筑与环境学院,成都
相似文献(10条)
1.期刊论文刘瑞堂.张晓欣.姜风春.欧贵宝用Hopkinson压杆技术测试材料动态断裂韧性的方法研究-哈尔滨工程
大学学报2000,21(6)
对传统的Hopkinson压杆测试系统进行了改进，建立了应力波载荷作用下材料动态断裂韧性的测试方法.该方法采用3点弯曲试样进行动态断裂试验，应用试验—数值法确定动态应力强度因子的响应曲线，进而测试材料动态断裂韧性.40Cr材料的试验结果表明，本文设计的测试装置是有效的，建立的测试方法是可行的.
2.学位论文邹广平金属材料动态断裂韧性的表征与测试2005
金属材料动态断裂韧性的研究涉及到固体力学、材料科学和固体物理等多门学科之间的互相交叉与渗透。探索、研究以形成有效可靠的材料动态断裂特性的表征与测试方法是十分迫切的。不仅有重大的工程意义，而且对于研究在冲击载荷作用下裂纹运动具有重要的学术价值。
围绕断裂韧性的表征与测试，通过分析和研究，本文的主要工作有以下几个方面：
1、讨论了Hopkinson压杆装置上三点弯曲试样测试断裂韧性过程中，由于锥头的变化而对载荷(即对应断裂韧性)的影响。
2、改造了Hopkinson压杆装置。设计并改制出新型套枪(炮)管发射的Hopkinson压杆装置，使其不但具备不同口径发射子弹进行实验的能力，而且子弹的速度比常规同口径Hopkinson压杆装置的子弹发射速度更高。
3、设计了一种能在Hopkinson压杆装置上实现冲击拉伸试验的夹具，使Hopkinson压杆装置不但能实现各种试样的冲击拉伸，而且能对静态断裂试验中平面应变紧凑拉伸试样进行加载，实现了标准试样的动态冲击试验。为动态冲击拉伸和动态断裂力学中断裂韧性的测试提供了一种新的实验手段。
4、建立了用于求解动态应力强度因子的紧凑拉伸试样等效弹簧质量模型，给出了等效质量，得到了该试样的动态应力强度因子的表达式，为用真正平面应变条件下紧凑拉伸试样测试动态断裂韧性提供了一个理论模型，为用等效弹簧质量模型求解紧凑拉伸试样动态应力强度因子的响应曲线建立了一种新表征方法。
5、对紧凑拉伸试样进行了动态有限元分析，通过三种典型载荷的计算，得到了与所建立的等效弹簧质量理论模型相一致的结果。
6、用所建立的等效弹簧质量理论模型方法，给出了对紧凑拉伸试样进行动态断裂韧性测试的新方法，并得到了有效的结果，进而论证KId表征与测试的合理性，证明了该装置和测试方法的有效性。
3.会议论文李玉龙.郭伟国.贾德新.刘元镛.罗景润.杜君.陈浴泽40Cr材料动态起裂韧性KId(σ)的实验测试2007 描述了利用Hopkinson压杆技术加载三点弯曲试样测试40Cr材料动态起裂韧性KId(σ)的试验方法。试样上的动态载荷历程由Hopkinson杆直接测得，并分别代入动态有限元程序及近似公式求得动态应力强度因子历史；由贴在试样裂尖附近的应变片确定起裂时间，最终确定起裂时的动态应力强度因子值，即动态起裂韧性KId(σ)。试验结果表明：利用Hopkinson压杆技术加载三点弯曲试样测试材料动态起裂韧性的方法是可行的；起裂时，动态有限元的位移法、应力法及近似公式法求得的动态应力强度因子值比较吻合；在本文的(绶)荷速率下，40Cr材料动态起裂韧性KId(σ)与准静态裂韧性
KId(σ)相比，降低了约28%。
4.会议论文李玉龙.许泽建高强钢40Cr和30CrMnSiNi2AⅠ型和Ⅱ型动态断裂韧性的研究2006
采用实验-数值方法对40Cr和30CrMnSiNi2A两种高强钢在不同加载速率的冲击载荷作用下进行了动态断裂韧性的测试,并对其率相关性进行研究.实验在Hopkinson压杆系统上完成,Ⅰ型和Ⅱ型实验分别采用三点弯曲试样和单边裂纹剪切试样,起裂时间采用应变片法测得.结合有限元三维动态模拟,得到了不同加载速率下试样动态应力强度因子的时间历程并由实测的起裂时间确定材料动态断裂韧性.另外,还采用Hopkinson拉杆系统对40Cr材料的中心穿透裂纹板试样进行了Ⅰ型断裂测试,其结果与三点弯曲试样所得结果吻合较好.结果表明,Ⅰ型实验中40Cr钢为解理型断裂,而30CrMnSiNi2A钢则在较大程度上表现出延性断裂的特征;Ⅱ型实验中,两种材料主要由绝热剪切模式引发断裂.得到了以上各情况下两种材料动态断裂韧性均随加载速率的变化规律,并对引起不同断裂模式及率相关性的原因进行了宏观和微观机理分析.
5.学位论文钟卫洲三点弯曲试样动态断裂的数值模拟与实验研究2004
动态断裂力学作为研究惯性效应不能忽略的断裂力学问题,在工程结构、设备有效性分析等方面得到了广泛的应用.由于考虑了惯性效应等因素的影响,动态断裂问题相对准静态断裂更为复杂,至今没有形成完善的理论.三点弯曲试样是简单的含裂纹结构,也是测试材料动态起裂韧性的常用试件,该文主要从数值计算和实验研究两方面对三点弯曲试样动态断裂问题进行了分析研究.首先简要介绍了动态断裂力学的基本理论,对常用的裂纹动态起始问题判据、动态断裂问题数值分析的方法、动态断裂实验的加载技术、裂纹起裂时间的判定等问题进行了简单阐述.分别利用有限元分析软件ABAQUS、DYTRAN对三点弯曲试样在冲击载荷作用下的动态响应进行了分析,计算出裂尖附近节点位移.采用位移法结合最小二乘法原理进行直线拟合得到了裂尖动态应力强度因子.结果表明动态应力强度因子沿试样厚度方向有所变化,试样中部得到的K(t)值比其他位置计算结果稍大,但最大差异在5﹪以内.结合有限元计算,比较分析了近似公式计算冲击载荷下三点弯曲试样的动态应力强度因子,结果表明对于规则函数形式(线性和正弦)的冲击载荷,不同方法得到的动态应力强度因子曲线吻合得比较好.但是在实测冲击载荷下,不同分析方法得到的结果有较大差异.对冲击载荷下三点弯曲试样进行了网格细分和粗分建模分析,结合有限元位移法和最小二乘法直线拟合原理,选取不同位置节点组计算了三点弯曲试样的动态应力强度因子.结果表明选取不同位置节点组计算得到的K(t)有所差异,裂尖附近节点位移与到裂尖距离r之间并不存在很好的线性关系,越靠近裂尖的节点组计算得到的K(t)越小.通过Hopkinson压杆加载装置对三点弯曲试样实施了动态断裂实验,利用裂尖附近的应变值计算了试件的动态应力强度因子,并与有限元分析结果进行了比较,结果表明合理位置粘贴应变片得到的K(t)与有限元结果一致.而不同位置贴片测试结果表明,能否准确确定裂尖位置和贴片位置对计算结果有很大影响.该文对冲击载荷下三点弯曲试样的数值分析和实验研究为计算动态应力强度因子和材料动态断裂实验提供了依据.
6.期刊论文李玉龙.郭伟国.徐绯.索涛.LI Yu-long.GUO Wei-guo.XU Fei.SUO Tao Hopkinson压杆技术的推广应用
-爆炸与冲击2006,26(5)
简要介绍了Hopkinson杆的几种工程应用,包括:(1)用同步组装系统进行高温、高应变率耦合作用下材料动态力学性能的测试;(2)在Hopkinson压杆技术中实现单脉冲加载及其在动态损伤力学中的应用;(3)用Hopkinson压杆加载三点弯曲试样测定材料的动态起裂韧性;(4)用Hopkinson压杆技术对加速度传感器在3 000～200 000g范围内进行g值校准.还介绍了这些应用的基本原理、测试方法及所取得的成果.
7.期刊论文谢辅洲.陈晓军.贾志涛.王君.XIE Fu-zhou.CHEN Xiao-jun.JIA Zhi-tao.WANG Jun环氧树脂/蒙脱土
纳米复合材料的动态力学性能研究-玻璃钢/复合材料2005(4)
利用分离式Hopkinson压杆研究了环氧树脂/蒙脱土纳米复合材料在102～104/s高应变率范围下的动态力学性能.用三点弯曲试样的动态响应得到动态强度因子曲线,由曲线及裂纹起裂时间求出了不同蒙脱土含量试样动态断裂韧度.
8.学位论文孙洪涛材料动态起裂韧性的尺寸效应1995
该文对静态三维线弹性裂尖局部场结构进行了探讨,首次提出了断裂的三维效应应同时包括厚度效应与平面尺寸效应,文中建立了一种考虑三维效应的小范围屈服条件下的裂尖塑性区模型,并且发展了一种消除材料断裂韧性的厚度效应的工程方法.为了探讨动态起裂韧性K<,ld> 的尺寸效应,作者对三点弯曲试样进行了大量的静态及动态应力强度因子的有限元计算,并且采用Hopkinson压杆技术对不同厚度、不同裂纹长度的30CrMnSiNi2A三点弯曲试样
的K<,ld>进行了测试,同时首次将三维有限元引入K<,ld>的测试,试验结果表明,在小范围屈服情况下,试样几何确实对K<,ld>存在影响,而且K<,ld> 的厚度效应比平面尺寸效应更为显著.最后,该文还对K<,ld>测试的应变片法进行了讨论.
9.期刊论文张晓欣.刘瑞堂某船用钢动态弹塑性断裂韧性的试验测试-实验力学2002,17(2)
描述了利用Hopkinson压杆技术加载三点弯曲试样测试材料动态弹塑性断裂韧性的试验方法.材料的动态应力-应变行为测试在SHPB装置上进行,试样上的动态载荷历史由Hopkinson压杆直接测得,在此基础上,利用自行编制的ANSYS宏程序计算得到J积分历史;与起裂时间相对应的J积分值,即为动态弹塑性断裂韧性.采用上述方法进行了某船用钢的动态断裂试验,首次获得了该钢的动态弹塑性断裂韧性值,为舰船的抗爆能力计算、防动态断裂设计和安全评定提供了基础数据.
10.期刊论文钟卫洲.罗景润.徐伟芳.郭历伦.ZHONG Wei-zhou.LUO Jing-run.XU Wei-fang.GUO Li-lun三点弯曲
试样动态应力强度因子计算研究-实验力学2005,20(4)
利用Hopkinson压杆对三点弯曲试样进行冲击加载,采集了垂直裂纹面距裂尖2mm和与裂纹面成60°距裂尖5mm处的应变信号.根据裂尖附近测试的应变信号计算试样的动态应力强度因子,并与有限元计算结果进行比较,结果表明由于裂尖有一段疲劳裂纹区,通过裂尖附近应变信号来计算动态应力强度因子时,如果裂尖位置确定不准及粘贴应变片位置不够准确对计算结果将带来很大影响.因此利用应变片法计算动态应力强度因子时,为了获得更准确的计算结果,在实验后应对试件裂纹面进行分析测量,重新确定裂尖位置,必要时需对应变片至裂尖距离进行修正后再计算动态应力强度因子值.
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下载时间：2011年3月1日