分离式霍普金森压杆试验中金属材料端面摩擦效应误差分析

采用分离式霍普金森压杆(SHPB)试验结合有限元模拟方法计算重构38CrMoAl高强度钢的应力-应变曲线,研究了端面摩擦因数(0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5)、子弹入射速度(20,30,40 m·s^(-1))、试样长径比(0.25,0.50,1.00)和试样形状(圆柱体,立方体)对端面摩擦效应引入的峰值应力、峰值应变测试误差的影响。结果表明:测试误差随端面摩擦因数的增大而增大,随长径比的增加而减小;截面面积相同的圆柱体和立方体试样的测试误差差值小于2%;端面摩擦因数较大时,控制子弹入射速度不能有效减小误差;将端面摩擦因数降到0.1以下,或是选用长径比1.00以上的试样,可以有效减小端面摩擦效应误差;试样中部和端面边缘处发生应力集中,随着试样长径比增大,应力集中部位占试样总长度比例减小,端面摩擦效应影响减小。

SHPB实验中端面摩擦效应研究

选取硅橡胶、聚氨酯泡沫、Comp.B炸药、PBX-HMX(97%)炸药以及6061-T6铝合金五种材料试样,对分离式霍普金森压杆(SHPB)实验技术中的端面摩擦效应进行了研究。实验结果表明,SHPB实验技术中的端面摩擦效应与材料的性质相关。另外,基于各向同性弹性理论,运用能量守恒法对SHPB实验中的端面摩擦效应进行了机理分析,研究表明,材料泊松比、端面摩擦系数、试样长径比、轴向应变是SHPB实验中影响端面摩擦效应的四个因素。

塑料SHPB实验中的端面摩擦效应

基于H.Meng的动摩擦实验结果,建立了一个端面动摩擦模型,以描述端面动摩擦因数随SHPB塑料试样与钢压杆接触界面间最大径向相对滑动速度的关系。在SHPB实验的数值模拟中,分别考虑了该端面动摩擦模型和以往被广泛采用的常摩擦因数模型,结果发现,选取不同的端面摩擦模型不影响通过塑料SHPB实验的数值模拟获得的转折应变率(量级为102 s-1),然而当应变率超出转折应变率以上时,不同的端面摩擦模型会对塑料SHPB实验的数值模拟结果产生显著影响,使用提出的端面动摩擦模型可得到更准确的塑料SHPB实验的数值模拟结果。

岩石试件端面摩擦效应及参数敏感性研究

试件端面摩擦效应直接影响试件内的塑性等效应变、剪切带的分布.运用ANSYS中的接触单元模拟了平面应变状态下端面摩擦效应对塑性等效应变、剪切带的影响,得到了不同摩擦系数时塑性等效应变及剪切带的渐进变化形式.当接触面摩擦较小时,塑性等效应变图案为上下两个X形网络;当接触面摩擦增大时,塑性等效应变网络向中部靠拢并且明显增多;当试件端面侧向位移被限制,即摩擦力很大时,塑性等效应变网络变为一个X形局部化带.剪切带图案与塑性等效应变图案相似,变化过程一致.还进行了接触刚度和剪胀角的敏感性分析.

端面摩擦效应对两种含能材料破坏特征的影响

针对Comp．B、PBX-HMX（97％）两种含能材料试样进行了SHPB端面摩擦效应实验。得到了两种材料在不同端面条件下的应力应变曲线．结果表明：端面摩擦效应对实验结果影响很大．通过对回收试样的观察，发现两种材料在不同端面条件下呈现出不同的破坏特征,并对其原因进行了简单分析。

分离式霍普金森压杆试验中工程材料端面摩擦模型的确定

分离式霍普金森压杆(SHPB)是一种最常用于工程材料高应变率下动态压缩力学性能的技术。在SHPB试样与压杆的接触界面间不可避免地存在端面摩擦效应,这将导致SHPB试样内的应力状态可能偏离一维应力状态,而SHPB试样内的一维应力状态是决定SHPB试验结果准确性的基本假设之一。基于动摩擦试验结果,建立了端面动摩擦模型以描述端面动摩擦系数随SHPB试样与钢压杆接触界面间最大径向相对滑动速度的关系。结果发现该文提出的端面动摩擦模型可很好地拟合动摩擦试验结果。

端面摩擦对高聚物粘接炸药(PBX)静态压缩强度的影响规律（英文）

为研究不同端面摩擦条件下的高聚物粘接炸药(PBX炸药的准静态压缩响应行为,选取一种典型的浇注PBX炸药作为研究对象,在二硫化钼润滑、干摩擦、油脂润滑三种端面摩擦条件下进行了静态压缩试验。利用电子万能材料试验机测定了载荷?位移曲线。基于各向同性弹性理论,运用能量守恒方法初步探讨了端面摩擦机理。结果表明,静态破坏应变与摩擦系数有很大关系;同一种摩擦条件下,具有粘弹特性、材料泊松比大、轴向应变大,小长径比的材料在静态压缩试验中有明显的端面摩擦效应。

一种确定岩石类材料真实应变率效应的数值方法

研究表明,分离式霍普金森压杆(SHPB)试验获得的岩石类材料动态压缩强度随着应变率的增加而提高实际上是由材料本身的应变率效应(称为真实应变率效应)、横向惯性效应和端面摩擦效应共同作用的结果,且这3种效应互相耦合。为了确定岩石类材料在SHPB试验中的真实应变率效应,需要消除横向惯性效应和端面摩擦效应作用引起的动态压缩强度增量。采用数值模拟的方法分析岩石类材料的SHPB试验,并假定材料的真实应变率效应、横向惯性效应和端面摩擦效应三者不相关。当不考虑材料的真实应变率效应和端面摩擦效应时,由数值SHPB试验获得的动态压缩强度随应变率的提高而增大便是仅由岩石试样的横向惯性效应引起的;同样的,当不考虑材料的真实应变率效应和横向惯性效应时,由数值SHPB试验获得的动态压缩强度增加便是仅由岩石试样的端面摩擦效应引起的。在此基础上,从SHPB试验中得到的动态压缩强度数据减去分别由横向惯性效应和端面摩擦效应引起的动态压缩强度增强量,即可获得岩石类材料在SHPB试验中的真实应变率效应。通过与已有研究结果比较验证了本文假设的有效性。

冲击载荷下圆环纵向压缩力学行为研究

选用外径、内径和高度三者比值为6∶3∶2的铝合金圆环试件作为研究对象,在粗磨、细磨和润滑三种端面粗糙条件下,利用SHPB实验方法研究了其纵向动态压缩行为。实验结果表明:随着端面摩擦系数的增大,对应的屈服强度和硬化强度增大明显。同时,圆环纵向压缩应力应变曲线有一个明显的应力下降段。其原因是圆环在塑性压缩过程从内而外发生了动态塑性失稳。由于端面应力不均匀和压缩过程端面摩擦系数不均匀变化,试件前后端面的压缩变形明显不一致。数值模拟分析了不同表面粗糙情况下的圆环纵向压缩过程,得到了和实验相类似的现象。