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本文的主要目的是围绕冲击载荷下材料的动态力学性能实验研究这一课题,通过实验和理论分析对比的方法对处于静水压力下状态下材料的动态力学性能进行研究。利用自制的三轴SHPB实验系统对素混凝土和LY12铝两种材料进行了冲击实验,初步获得了两种材料在预先处于静水压力状态下时的动态力学性能特点和规律,为进一步确立可靠的材料动态本构模型提供实验数据和验证依据;另外,通过设计的一整套实验方法获得了一种常用的材料动态本构模型JHC模型的模型参数,依据该模型参数进行了数值模拟计算和爆轰实验,最终的结果对比证明了本实验方法的有效和可靠性,为提高数值模拟的可靠性和可信性提供了一条有效地获取模型参数的方法。
本文的主要工作集中在以下几个方面:
第一,利用三轴SHPB冲击实验系统,对一种配比的素混凝土材料进行了静水压力状态下的冲击实验,通过对比分析基本掌握了该材料在静水压力条件下的动态力学性能,进一步指出了不同的静水压力对该材料多项动态力学性能参数的影响规律和特点,并将实验结果同无静水压力影响的实验数据进行了对比,提出了静水压力的存在能够有效地提高该材料的动态压缩强度和延性等结论;
第二,通过设计的一系列实验确定了在动态冲击数值模拟中采用的素混凝土材料Johnson-Holmquist-Cook动态本构模型的模型参数,以该模型参数为计算依据对相同配比的素混凝土板的爆轰实验进行了数值模拟,将模拟结果同最终的爆轰实验结果进行了对比分析,表明了本系列实验方法的有效和可靠性,为将来提高冲击数值模拟的可靠性提供了有效的实验基础;
第三,利用三轴SHPB实验系统对一种工程中常用的金属材料LY12铝进行了在静水压力状态下的冲击实验,经过对实验结果的分析和对比,掌握了较低应力范围内的静水压力对该材料的动态力学性能的影响规律,为进一步建立该金属动态本构模型提供了实验基础。