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Hopkinson杆平面压剪复合加载实验技术研究

崔云霄  
【摘要】: 为了研究实际工程应用中常见的材料动态剪切破坏现象,以及材料在压剪复合加载下的动态力学性能,仿照斜飞片冲击实验,对传统的Hopkinson杆实验装置进行了杆系结构的改进,在此基础上自行研制了SHSPB(Split Hopkinson Shear Pressure Bar,分离式Hopkinson压剪杆)复合压剪加载装置。 用应力波理论分析了该装置的应力应变情况,并利用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件对装置的设计思路及合理性进行了分析,通过不同模型的计算比较确定了装置的设计方案,分析了测试中可能遇到的问题。 同时,为了解决高应变率条件下剪切测试的困难,自行设计动态剪应力传感器,以检测实验中试样受到的动态剪切应力。从理论上全面分析了铌酸锂晶体作剪应力量计的可行性。在考虑波传播影响的基础上,计算得到了铌酸锂晶体的纯模方向。综合纯模方向和压电效应确定了实际应用需要的最优切型设计方案,并给出了测试分析。在实验前对该动态剪应力传感器的压电参数进行了动态标定实验,为后面的实验提供修正参考。 在实验设备搭建好之后,设计了数据处理程序,并对混凝土材料进行了初步实验,得到了完整的压剪加载测试信号。分析实验结果并比较数值计算表明,该装置可以实现对材料的压剪平面复合加载,并达到预期的测试目的。


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