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《中国人民解放军国防科学技术大学》 2003年
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分离式霍普金森压杆实验技术的改进和应用

赵习金  
【摘要】: 材料在高应变率冲击载荷下的本构行为是材料性质很关键的一个方面,分离式霍普金森压杆(SHPB)实验技术被认为是获得材料在10~2~10~4 s~(-1)应变率范围内应力应变关系的最主要的实验手段。 本文首先根据应力波理论,讨论了弹性杆中一维应力波的传播,两弹性杆的相互撞击,进而从理论上阐明了传统的SHPB技术的基本原理,并且简要介绍了本实验室研制的SHPB实验装置系统。 本文重点针对传统的SHPB实验技术试样中早期应力不平衡和实验中难以达到常应变率加载这两大问题,建立了入射波整形技术。在输入杆前端的中心位置粘贴一块可塑性好的黄铜圆片,通过它的塑性变形来有效地增加入射应力脉冲的上升时间,从而保证试样中变形均匀和应力平衡。另外,通过整形器的合理设计,可以很方便地获得常应变率加载。更进一步,通过应力波传播过程的理论分析,建立了预估入射波形的理论模型。通过这一模型,可以计算出各种参数情形下的入射波形。这样结合整形器的设计思想,便可以指导我们选取合适的初始条件,以便确保常应变率加载,可以减少实验的尝试,真正地对实验起到指导作用。 同时针对软材料的SHPB实验中透射信号较弱的问题,采用石英测试技术实验测试了硅橡胶材料高应变率下的动态压缩力学性能。利用石英晶体的压电效应,用X-切石英晶体片代替应变片直接测量输出杆中的应力信号,信号幅值可以提高三个量级,大大提高了应力信号的信噪比。另外,我们在试样两端的压杆表面嵌入石英晶体,来直观地监测试样两端的应力平衡。实验结果表明,这种硅橡胶材料对应变率十分敏感。 最后,我们利用改进的SHPB技术对三种树脂基尼龙复合材料进行了高应变率下动态压缩力学性能的实验测试。获得了应变率分别约500,1000,1500 s~(-1)的材料动态压缩应力应变曲线,给出了材料本构的应变率效应分析和高应变率下材料性质的比较。
【学位授予单位】:中国人民解放军国防科学技术大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TB302

【引证文献】
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【参考文献】
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【共引文献】
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【同被引文献】
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【二级引证文献】
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王宝珍;肌肉类软组织动态力学性能研究[D];中国科学技术大学;2010年
2 陶俊林;SHPB实验技术若干问题研究[D];中国工程物理研究院;2005年
3 任超;纤维增强尼龙胶辊滚动接触摩擦学性能的研究[D];华东理工大学;2012年
4 翟越;岩石类材料的动态性能研究[D];长安大学;2008年
5 李瑞文;U-2.5wt%Nb合金的氢蚀及其对力学性能影响[D];中国工程物理研究院;2009年
6 杨少伟;新型混凝土组合防护层的抗侵彻性能研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
7 张晓晴;陶瓷/金属复合靶板受变形弹体撞击问题的研究[D];太原理工大学;2003年
8 赵鹏铎;分离式霍普金森压剪杆实验技术及其应用研究[D];国防科学技术大学;2011年
9 孙向东;MC尼龙的合成、改性研究[D];东北大学;2006年
10 刘晓丽;透闪石/尼龙1010复合材料性能研究[D];吉林大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 赵习金;分离式霍普金森压杆实验技术的改进和应用[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2003年
2 邓强;波形整形器在火工品高过载实验中的应用[D];南京理工大学;2005年
3 唐丹丹;结构型吸波复合材料的制备及动态压缩性能研究[D];北京交通大学;2007年
4 常列珍;50SiMnVB合金钢动态力学性能研究[D];中北大学;2007年
5 李春雷;2A12铝合金本构关系实验研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
6 高科;岩石SHPB实验技术数值模拟分析[D];中南大学;2009年
7 闫晓鹏;混凝土静态和动态力学性能的实验研究[D];太原理工大学;2004年
8 吴会民;几种含能材料本构关系研究[D];国防科学技术大学;2003年
9 何远明;高温下钢管混凝土SHPB抗冲击性能试验研究和理论分析[D];湖南大学;2011年
10 崔峰波;长玻璃纤维增强尼龙复合材料的制备及性能研究[D];浙江大学;2011年
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