基于整形器的UHPC材料SHPB试验数值模拟与分析

为探讨UHPC材料在SHPB试验中实现恒应变率加载和试件应力平衡的途径,采用大型有限元分析软件LS-DYNA从整形器材料、直径以及厚度等角度出发,开展了相应的数值模拟与分析。通过对软件中KCC损伤模型材料参数取值进行优化,拟合了UHPC材料动态损伤行为,建立了基于SHPB技术的UHPC材料冲击压缩数值模型并与实验验证。在此基础上,开展不同整形器材料、厚度和直径下的参数分析,探讨其对SHPB实验中恒应变率加载和试件应力平衡的影响。结果表明:整形器是实现恒应变率加载和试件应力平衡的有效途径;相对于铜质整形器,铝质整形器能获得的更小的恒应变率因子(Constant Strain Rate Factor,CSRF)值,能更好的实现恒定应变率加载;整形器直径增大到一定的程度,入射波将偏离一维应力波传播,建议整形器直径不宜大于杆件直径的0.4倍;为平衡加载过程中CSRF值和入射波强度,建议整形器长径比不宜大于0.2。