霍普金森压杆试验中的两种波形整形技术研究

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1、万方数据分类号UDC密级学位论文霍普金森压杆试验中的两种波形整形技术研究本论文得到如下项目资助：作者姓名：李少华指导教师：朱万成教授东北大学资源与土木工程学院申请学位级别：硕士学科类别：工学学科专业名称：采矿工程论文提交日期：2014年06月论文答辩日期：2014年06月学位授予日期：答辩委员会主席：王青评阅人：徐曾和教授焦明若研究员东北大学2014年06月万方数据AThesisinMiningEngineering‘。‘。。‘0pulseshaoingtechniqforSHPBte!；tTwopulseshapingtechniquesIorSHPBtestByL

2、iShaohuaSupervisor：ProfessorZhuWanchengNortheasternUniversityJune2014万方数据独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：毒坪f日期：妒J节t‘、L7学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有

3、关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：爵犁≤／导师签名：签字日期：押yt戏叫万方数据东北大学硕士学位论文摘要霍普金森压杆试验中的两种波形整形技术研究摘要SHPB技术是研究材料在动态载荷作用下的力学性质的常用技术。在SHPB试验中，弹性杆中的一维应力波假定和试样中应力均匀假定是两个必要条件。而应变率是应变率敏感性材料动态力学性质的关键参数，所以保证加载过程中的恒应变率是该试验的又一必要条件。由于岩石类材料的非线性、不连续性、非均质

4、性和各向异性等复杂特性，使得传统的SHPB试验采用的上升沿时间很短的矩形波加载很难满足以上假定与要求。因此要想应用SHPB技术得到岩石类材料正确的、有效的实验结果，就必须采取特定的实验技术，以获取较好的入射波形，即通常所说的应力脉冲整形技术。波形整形技术不仅可以延长入射波的上升段，让试件有足够的时间达到应力均匀：可以平滑波形，消除应力波的高频振荡。而且使得入射波可调性很强，方便获得较长的恒应变率加载。本文从整形器和异型冲头两方面对波形整形技术进行研究。在波形整形器方面，引入一种新型波形整形器，通过改变其直径和不同界面的阻抗比，研究此种波形整形器的整形原理，为以后的波形

5、整形器设计提供可靠地理论依据。在异型冲头方面：基于摆锤冲击加载SHPB试验装置，根据一维应力波与赫兹局部接触理论，按照冲头重量、截面积、曲率半径设计了一系列锤头，并以不同速度撞击弹性杆得出相应的入射波形。提取所得应力波的上升沿时间、峰值、上升斜率、时长。运用正交试验设计方法对所得结果进行参数敏感性分析，进而根据正交试验结果设计不同几何参数的冲头，进行摆锤冲击试验。最后利用ANSYS／LS．DYNA有限元程序对试验所得波形进行在传播过程中一维性与均匀性以及能否达到加载过程中的恒应变率进行检验。关键词：几何波形整形器；摆锤加载SHPB装置；异型冲头；惯性效应；正交试验万方

6、数据东北大学硕士学位论文TwopulseshapingtechniquesforSHPBtestAbstractSHPBmethodiscommonlyappliedtechniquestoexperimentallycharacterizethemechanicalpropertiesofmaterialsundergoingthedynamicloading．Itneedstomeettwoassumptions：(1)theone-dimensionalwavepropagationintherods．(2)theuniformstressinthesample

7、s．Inaddition,thestrainrateisoneofthekeyparametersofdynamicmechanicalpropertiesforstrain-rate-sensitivematerials，SOtheconstantstrainrateintheloadingprocessisanotherrequirement．Thecharacteristicsofrock-likematerialsarecomplexbecauseofitsfeaturessuchasnonlinearity，discontinuity，he