横向惯性在准脆性材料动态响应中的影响

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霍普金森压杆(SHPB)实验中,材料试件在轴向动态压缩载荷作用下,横向产生惯性变形。由于试件两端受到与杆端面接触的摩擦作用,限制其惯性变形,从而影响到材料试件的测试精度。为考察横向惯性的影响,选用不同直径和长度的准脆性圆柱形有机玻璃试件测试SHPB的动态响应,研究分析端面摩擦对试件动态响应的影响,以及横向惯性对试件动态强度与断裂破碎的影响。国内外的研究结果表明有机玻璃材料具有强烈的加载应变率敏感性。本文实验结果表明,随着试件直径的增大,试件的动态强度明显增大,圆柱试件表现出较为明显的横向惯性效应。相同加载条件下,由于SHPB试件长度缩短使得加载应变率增加,但试件的动态测试强度却呈逆向的率敏感性变化趋势;加载应变率的增加使试件的变形应变减小,从而增大试件的应力应变弹性模量,显现弹性模量的应变率敏感性。而试件的碎片尺度变化则展示了有机玻璃试件在断裂模式上所具有的率敏感性。横向惯性效应及试件的断面摩擦约束是产生这些实验现象的主要原因。
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