3D-DIC技术在SHPB实验教学中的应用与实践

为了优化传统分离式霍普金森压杆（SHPB）实验教学内容,帮助学生理解实验原理和变形概念,将三维数字图像（3D-DIC）相关技术引入到SHPB实验教学中。分析了SHPB实验原理和3D-DIC基本原理,介绍并演示了基于3D-DIC技术的SHPB实验流程,并以混凝土动态压缩实验为例,指导学生进行散斑场布置、动态实验和数据处理分析等。结合3D-DIC技术的动态压缩实验,获得了试样在动态荷载作用下的破坏过程,揭示了试样中裂纹的扩展及应变场的变化规律,弥补了应变片单点测量的不足,激发了学生的学习兴趣和主观能动性,加深了学生对动态力学中变形和破坏机理的理解,取得了较好的教学效果。     

SHPB冲击技术在岩石动态力学教学实验中的应用

利用霍普金森冲击压杆试验系统(SHPB)测量岩石在冲击荷载下的动态力学性能,开设自主探究性科研实验教学项目,让学生了解岩石动态力学性能与静态力学性能的区别,以及围压对动应力下岩石的有利作用,学习SHPB系统进行岩石动载实验的原理和理论方法,熟练掌握SHPB实验设备操作过程及数据处理方法。通过该教学实验,锻炼了学生的实践动手能力及科研素养,增强了学生科研创新与探索精神。     

岩石动力特性的SHPB实验方法探究

为培养卓越人才,在岩石力学实验教学中,需加强学生对岩石动力学特性的理解与认识。分离式霍普金森压杆(SHPB)是岩石中高应变率行为测试设备之一,在岩石力学教学中引入SHPB实验可以让学生深入了解岩石的动力学性质,并为以后的科研与工作打下基础。SHPB实验的开展,加深了学生对岩石动态压缩和动态拉伸性质的了解,激发了他们的学习兴趣。论文首先详细介绍了SHPB装置的构成与实验原理,接着分析教学过程面临的问题,提出了解决措施。结合教学实践与改革,逐渐探索并发展出了成熟的实验教学方法和学生创新能力培养模式。从理论知识储备,到实验教学探索与实践,逐步深入推进,在培养学生思考能力、动手能力和解决问题的能力上取得了明显的效果。     

某低合金钢SHPB动态压缩试验的数值模拟

应用Perzyna材料强度模型,对应变率敏感的某低合金钢的SHPB动态压缩试验进行了数值模拟分析,获得了高应变率下的应力-应变曲线,并与实验值相比较。比较结果表明:当应变大于2%时,模拟结果与实验结果非常吻合,偏差在8%以内。     

SHPB试验技术在凿岩爆破工程教学中的应用

“凿岩爆破工程”课程是采矿专业实验教学的基础课程，对SHPB设备结构、实验过程、原理进行了介绍，让学生更加了解SHPB实验原理和岩石动力学参数的理论计算方法。通过借助SHPB装置与“凿岩爆破工程”理论课程相结合的教学方式，锻炼学生们的实践能力、理论应用能力及科研探索能力，提高学生对科研的兴趣，为大学生推开科研之路的第一扇门。     

SHPB实验数据库管理系统的开发和应用

在SHPB实验中,不仅获得的数据量众多,而且在数据记录和数据处理中重复性工作很多。本文采用DELPHI和ACCESS相结合开发出了SHPB试验数据库管理系统,它大大减少了材料动力学力学性能实验中的重复劳动,提高了实验的工作效率。同时利用该数据库强大的功能,还可以方便地对实验中的各种数据进行查询、筛选和分析,材料参数的使用提供方便。     

SHPB实验中Pulse Shaper的模拟研究

Pulse shaper是SHPB实验技术的一项重要改进,采用LS-DYNA程序模拟和实验对比相结合的方法,研究了Pulse shaper对试样纵向横向应力效应的影响。结果表明:Pulse shaper能极大地降低纵向、横向应力,调整波形使压杆中的应力达到动态平衡,降低和消除、惯性效应和波形震荡等误差,使实验结果真实有效。     

SHPB试验装置的电阻应变测量系统的误差分析

本文建立了电脑化SHPB试验装置的电阻应变测量系统的广义传递函数,逐项分析了各因素对系统测量误差的影响,经综合后得出系统的测量误差指标,指出了进一步提高系统测量精度的途径。经对率不敏感材料LY12的动静态试验对比,证明系统的实际误差在分析误差之内。     

基于SHPB实验的煤层气固井水泥动态力学特性

为模拟射孔对固井水泥冲击破坏作用,利用分离式霍普金森压杆(SHPB)装置对煤层气常规、纤维固井水泥实样实施高速冲击加载.结果显示:常规固井水泥动态应力-应变曲线卸载阶段斜率较陡,反映材料为脆性断裂;而纤维固井水泥应力-应变曲线卸载阶段斜率平缓,表现出塑性材料破坏形式;常规固井水泥在动态压缩强度、峰值应变上高于纤维固井水...     

《高应变率下材料动态力学性能的研究》通过鉴定

由宁波大学材料科学和力学研究中心承担的《高应应变率下材料动态力学性能的研究》课题,经过两年的努力,圆满完成了原定的计划任务,於89年6月通过了浙江省科委鉴定。该课题研制的SHPB装置,吸收了国内外同类装置的优点,且有较大的创新。具备振动小对心精度高、误触发率低、数据处理迅速等特点。通过对实际材料的动态力学性能检测和与会专家的现场复测,表明该装置在功能、精度重复性,可靠性等方面均实现了先进的质量     

分离式霍普金森压杆在岩石力学实验中的应用

分离式霍普金森压杆(SHPB)是材料中高应变率行为测试设备之一.在岩石力学教学中引入SHPB实验可以让学生深入了解岩石的动力学性质,为以后的学习打下基础.首先介绍了SHPB实验的基本原理,接着详述了SHPB实验的特点和实验教学中存在的问题,指出目前实验中存在的主要问题是学生不理解实验的基本原理以及实验的参与性差.提出了在岩石力学实验教学中,应加强SHPB设计原理的讲解,着重进行岩石强度的率相关性实验、开展节理岩体的动力性质有关实验,并在实验教学中引入数值模拟技术,此外还可以开展创新性实验研究.采用这种分阶段的教学模式,不仅能使学生了解岩石动力学的基本理论,同时也向他们介绍SHPB实验的相关前沿,更好地培养学生的创新能力.     

低温混凝土冲击压缩力学性能SHPB实验设计

低温混凝土是混凝土理论的重要分支,其研究主要是为了满足寒冷地区房屋、铁路等基本设施建设的需要;从试件尺寸的选择、钢制模具的设计制作、低温混凝土的配合比设计、低温养护方法以及SHPB冲击实验设计等几个方面进行了低温混凝土动态冲击压缩SHPB实验的设计,研究低温混凝土在强冲击荷载作用下的应变率效应及温度效应,为确保低温混凝土SHPB实验的顺利进行做了充分的准备。     

环氧树脂在高应变率下的热粘弹性本构方程和时温等效性

在—20℃～100℃的温度范围内用SHPB实验技术研究了环氧树脂在高应变率(10~2～10~3s~(-1))和直到7.5％大应变下的粘弹性力学行为。提出了一个简单实用的非线性热粘弹性本构方程,并发现存在一种时温等效性。在加卸载全过程中,理论计算值与实验结果相当符合。     

SHPB测试技术在采矿工程力学实验教学中的应用

分离式霍普金森压杆(SHPB)是冲击动力学推荐测试设备之一,该文对其在采矿工程力学实验教学中的应用进行了探讨.介绍了SHPB实验系统组成及基本原理,阐明了实验操作流程和实验数据处理方法,指出SHPB实验对操作规范的严格要求.同时对SHPB实验的相关前沿发展做了拓展延伸,分析了同步高速摄像和微观损伤测试与SHPB相结合的...     

45钢绝热剪切变形数值模拟

采用Ansys／Lsdyna对SHPB加载条件下不同热处理状态的45钢进行了2D数值模拟,数值重现了帽型试样高应变条件下的绝热剪切变形历程。计算中采用二维轴对称应变条件下的两种网格模型,材料本构方程采用热粘塑性Johnson-Cook本构关系,基于应力塌陷绝热剪切形成判据和等效应力-时间曲线分析了绝热剪切变形规律。计算结果表明,绝热剪切敏感性与加载速率和材料的组织结构密切相关。     

SHPB系统在岩体力学实验教学的应用和课程改革探索

冲击荷载下岩体的动态力学强度劣化构成了岩爆、滑坡、落石等众多地质灾害发生的成因,借助霍普金森杆(SHPB)进行岩体动态力学特性的实验教学是土木工程学科教学必不可少的环节。文章对霍普金森杆的装置构造、实验原理、实验过程进行了叙述,指出目前实验教学中存在的问题,并提出调动学生上课积极性、促进和增强其实验参与性、理论的实践应用性及思维创新性等课程改革思路。     

采用CCCD-SHPB试验系统确定岩石的动态断裂韧度

鉴于目前岩石动态断裂韧度在研究方法上没有统一的标准,有必要对其进行研究。使用花岗岩制作中心裂纹圆盘试件,预制裂纹的宽度控制在1mm左右,在SHPB试验系统下进行动态冲击,得出试件两端的平均载荷带入到推广的中心裂纹圆盘试件应力强度因子计算公式算出动态断裂韧度。     

超声波振动下材料力学性能实验装置的设计与研制

超声波振动下材料的力学行为不同常态。为了研究超声波振动对材料力学性能的影响,设计并研制了一套超声波振动下材料的力学性能实验装置。设计的内容包括超声波换能器、超声波变幅杆和夹具等,并对紫铜进行了拉伸实验,得到了由于超声波的存在使屈服点降低的结论。     

高分子材料力学性能测试综合实验教学改革初探

高分子材料力学性能测试综合实验是高分子材料与工程专业学生的专业综合实验课程中的重要实验项目。在分析专业综合实验课程教学大纲的基础上,结合实验课程教学改革实践,提出了新的高分子材料力学性能测试综合实验教学方案。在学生完成塑料增韧配方设计实验的前提下,结合实验配方对增韧塑料的拉伸强度,断裂伸长率以及冲击强度进行综合分析,从而找出拉伸强度,断裂伸长率及冲击强度随增韧剂的变化规律,进而使学生真正理解塑料增韧机理,掌握塑料增韧配方设计思想。     

SHPB虚拟仿真实验教学项目的研究与开发

高应变率下材料的动态力学性能一般采用分离式霍普金森压杆进行实验测量,但由于该类设备的操作危险性大,测试参数设置互相影响,实验经验对测试结果影响较大,学生学习和操作困难。该文所开发的虚拟仿真实验教学项目,可通过设置不同的测试参数,得到不同的实验结果和测试精度,甚至是失败的测试,从而帮助学生掌握和分析测量参数设置的规律,培养学生的实际操作能力。