基于SHPB的UHPC冲击试验径向惯性效应分析

基于SHPB的UHPC冲击试验径向惯性效应分析[J]. 爆炸与冲击, 2019, 39(10): 104104. doi: 10.11883/bzycj-2018-0335
引用本文: 基于SHPB的UHPC冲击试验径向惯性效应分析[J]. 爆炸与冲击, 2019, 39(10): 104104. doi: 10.11883/bzycj-2018-0335
Radial inertia effect analysis of UHPC impact test based on SHPB[J]. Explosion And Shock Waves, 2019, 39(10): 104104. doi: 10.11883/bzycj-2018-0335
Citation: Radial inertia effect analysis of UHPC impact test based on SHPB[J]. Explosion And Shock Waves, 2019, 39(10): 104104. doi: 10.11883/bzycj-2018-0335

基于SHPB的UHPC冲击试验径向惯性效应分析

doi: 10.11883/bzycj-2018-0335
基金项目: 国家自然科学基金(51478183);江西省科技支撑计划重点项目(2009JX00852)
详细信息
  • 中图分类号: O347.4; TU528

Radial inertia effect analysis of UHPC impact test based on SHPB

  • 摘要: 为探讨UHPC试件惯性效应对SHPB加载过程的影响,采用大型有限元分析软件LS-DYNA从试件直径、长径比以及恒应变率加载等角度出发,开展了相应的数值模拟与分析。通过对软件中Karagozian-Case-Concrete (KCC)损伤模型参数取值进行优化,建立了基于SHPB技术的UHPC材料冲击压缩数值模型并与试验验证。在此基础上,开展不同UHPC试件直径、长径比以及有无整形器下的参数分析,探讨其对SHPB试验中径向惯性效应的影响。结果表明:(1)为实现加载过程中一维应力传播和UHPC试件应力平衡,试件直径建议按0.90~0.95倍杆件直径取值;(2) UHPC试件长径比对试件加载过程中的应力平衡影响较小,但综合试件中钢纤维分布均匀性以及破坏前一维应力传播,建议按0.35~0.45取值;(3)实现恒应变率加载是UHPC材料在SHPB冲击试验中消除径向惯性效应的重要前提。
  • 图  1  分离式霍普金森压杆试验装置

    Figure  1.  Test device of split Hopkinson pressure bar

    图  2  KCC模型的剪切破坏面及单轴本构关系

    Figure  2.  Shear failure surfaces and uniaxial stress-strain relation in KCC model

    图  3  UHPC本构关系拟合值与试验值对比

    Figure  3.  Comparison of constitutive relation of UHPCbetween fitted and experimental values

    图  4  不同围压下的应力应变曲线

    Figure  4.  Stress-strain curves underdifferent confining pressures

    图  5  剪切破坏面拟合

    Figure  5.  Fitted shear failure surfaces

    图  6  SHPB数值仿真模型

    Figure  6.  Numerical model of SHPB

    图  7  实测波形与计算波形对比

    Figure  7.  Comparison of waveforms between experiment and calculation

    图  8  试件直径对径向惯性效应影响对比

    Figure  8.  Comparison of the influence of specimen diameters on inertia effect

    图  9  试件长径比对惯性效应影响对比

    Figure  9.  Comparison of the influence of specimen aspect ratios on inertia effect

    图  10  整形器设置对惯性效应影响对比

    Figure  10.  Comparison of the influence of pulse shaper on inertia effect

    表  1  剪切破坏面确定参数

    Table  1.   Parameters for determining shear surface

    a0ya1ya2ya0a1a2a1fa2f
    15.1160.813 110.002 5633.990.365 90.001 150.365 90.001 15
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    表  2  整形器材料参数

    Table  2.   Material parameters of pulse shapers

    材料密度/(kg·m−3)剪切模量/GPa屈服强度/MPa塑性硬化模量/MPa体积弹性模量/GPa
    2 70026276354 67
    8 92048 70334140
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    表  3  杆件的特征参数

    Table  3.   Characteristic parameters of bars

    部位长度/mm直径/mm密度/(kg·m−3)弹性模量/GPa泊松比
    撞击杆 305.025.49 1502000.3
    入射杆3 657.625.49 1502000.3
    透射杆3 657.625.49 1502000.3
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-09-10
  • 修回日期:  2019-03-14
  • 网络出版日期:  2019-09-25
  • 刊出日期:  2019-10-24

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