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閉孔泡沫鋁夾芯板交通運(yùn)輸抗沖擊性能研究(11)

泡沫鋁夾芯板的動(dòng)態(tài)試驗(yàn)的基本理論

SHPB實(shí)驗(yàn)裝置從1949年問世以來(lái)，己經(jīng)有五十多年了。它作為研究材料動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的最基本實(shí)驗(yàn)裝置，得到了廣泛的應(yīng)用。當(dāng)今，國(guó)內(nèi)外一些從事材料動(dòng)態(tài)力學(xué)性能研究的高校或單位，大多都建立了這套實(shí)驗(yàn)裝置。

在國(guó)內(nèi)，二十世紀(jì)80年代初，中科院力學(xué)研究所率先設(shè)計(jì)加工了Hopkinson壓桿裝置，至今有這種裝置的單位約有十多家，如中科院力學(xué)所、中國(guó)科技大學(xué)、中國(guó)工程物理研究院以及解放軍工程兵三所等等。利用這些裝置，己經(jīng)做了大量的實(shí)驗(yàn)。涉及到的材料有金屬、巖石、有機(jī)玻璃、樹脂、橡膠、泡沫塑料以及混凝土等。

在國(guó)外，二十世紀(jì)70年代前后，關(guān)于這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的討論很熱烈，美英等國(guó)己經(jīng)有大量的文獻(xiàn)討論了這方面的問題。主要圍繞這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的兩個(gè)基本前提進(jìn)行了較為全面的研究論證，建立了有關(guān)試樣的設(shè)計(jì)原則和數(shù)據(jù)處理的修正方法。二十世紀(jì)90年代以來(lái)，很多研究者為了拓寬這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的應(yīng)用范圍，對(duì)傳統(tǒng)的SHPB實(shí)驗(yàn)技術(shù)進(jìn)行了各種實(shí)驗(yàn)方法上的改進(jìn)和理論方面的修正。特別是通過(guò)改進(jìn)SHPB實(shí)驗(yàn)技術(shù)，測(cè)試研究了兩類特殊材料(軟材料和脆性材料)的沖擊壓縮性能。如W.Chen等利用SHPB裝置測(cè)試了幾種軟材料的動(dòng)態(tài)壓縮性能。

由于SHPB實(shí)驗(yàn)裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、測(cè)量方法精巧、加載波形容易控制等優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)，SHPB實(shí)驗(yàn)方法所涉及的應(yīng)變率范圍(10²-10⁴s^-1)也是人們所關(guān)心的一般工程材料流動(dòng)應(yīng)力的應(yīng)變率敏感性變化比較劇烈的范圍。因此，SHPB現(xiàn)在已經(jīng)成為測(cè)試材料動(dòng)態(tài)力學(xué)性能最基本的一種實(shí)驗(yàn)裝置，并且仍有蓬勃發(fā)展的趨勢(shì)。

研究實(shí)體材料動(dòng)態(tài)力學(xué)行為采用的實(shí)驗(yàn)技術(shù)如落錘沖擊試驗(yàn)、SHPB實(shí)驗(yàn)技術(shù)、直接撞擊法及Taylor撞擊實(shí)驗(yàn)均可用泡沫金屬材料動(dòng)態(tài)力學(xué)行為的研究，采用何種試驗(yàn)方法，要根據(jù)研究?jī)?nèi)容來(lái)確定。SHPB實(shí)驗(yàn)技術(shù)經(jīng)適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)后用于測(cè)量泡沫金屬材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能，其測(cè)量精度較高，測(cè)量的動(dòng)態(tài)參數(shù)較多。通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以分析泡沫金屬材料所有的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)，可構(gòu)造泡沫材料的較為精確的動(dòng)態(tài)本構(gòu)關(guān)系。因此，SHPB實(shí)驗(yàn)技術(shù)成為研究泡沫金屬材料動(dòng)態(tài)力學(xué)性能常用的有效方法。