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Company Logo 应变时程曲线： Company Logo 应力时程曲线： Company Logo 应力－应变曲线： Company Logo ５、结论 　　　煤的动态冲击试验下的曲线具有与静态明显不同的特征，最初的一段具有明显的非线性加载的特征；接下来应力波动，而应变急剧增加，表现出了塑性屈服的特征；再后来，要想获得比较大的应变，必须进一步增加应力，表现出了强化阶段的特征；最后试件被冲击破坏。与岩石类材料相比，这个屈服阶段是明显的不同的。 Company Logo 试验的冲击速度在2～8m/s之间，应变率大概在0～30s-1之间，在第一个极值出现之前，随着冲击速度或者应变率的增加，由动态应力—应变曲线可以看出，曲线越接近直线，但是，曲线之间的偏离比较明显，重叠性不好，从曲线中也看不出完全意义上的直线，表现出其具有明显的应变率效应，若用割线法计算弹性模量，可以看出，随着应变率的不断增加，弹性模量会有显著的增加。阶段是明显的不同的。 Company Logo SHPB实验装置用来测量材料的动态力学特性是非常简单有效的，冲击动力学研究室先后进行了煤、细砂岩、混凝土、巴西圆盘、冻土等材料的动态冲击试验，后续，一系列相关试验正在筹备中。 各位同学如果有兴趣，可以先行学习下《应力波基础》、《冲击动力学》等课程，也可以到试验室同教授、老师、研究生们一起研究。 四、展望 Company Logo LOGO SHPB实验技术及其工程应用 一、前言 我国的煤炭资源是相当丰富的，储量和产量都位于世界的前列。 煤炭资源是我国的主要能源，预计即使到 2050 年，煤炭在能源构成中所占比重仍为50%以上。 受诸多因素影响，长期以来，块煤率较低、煤尘较高的现状改变缓慢。 提高块煤率、通过试验确定相关参数，这些都具有重要的理论和科研意义。 此外，研究煤的动态力学性能对瓦斯的排放有重要的指导意义，有助于避免或减少煤与瓦斯突出所造成的重大经济损失和人员伤亡。 冲击矿压给矿井安全也带来极大危害，进行相关理论和实验研究，可以有效的开展地压的预防和治理工作。 Company Logo 武器工程设计与分析中，大量涉及材料的动态力学性能方面的研究课题，如武器服役的安全性及抗事故能力、爆炸驱动下材料的高速变形与破坏等等。 近年来，新型工程材料不断涌现出来，特别是软材料及复合材料越来越受到航空、航天、军事防护等各领域的重视，研究这类材料在各种冲击载荷下的力学行为已经成为有关设计部门日益关注的问题。 Company Logo 分离式霍普金森压杆（简称SHPB）实验技术发明至今已有60多年的历史，已成为测量材料动态力学性能的主要手段之一。 二、霍普金森压杆实验技术 国内有关科研单位为了不同的研究目的，相继建立起尺寸不同的SHPB装置，我校土木建筑学院冲击动力学研究室的SHPB装置于2009年开始工作。 Company Logo 1、基本原理 假设压杆本质上是简单的弹性杆，在杆的一端施加压应力荷载，从而引起弹性应力波的传播，弹性波通过试件时，使试件发生变形（包括弹性变形和塑性变形），通过适当合理的测量方法，应用一维杆中应力波理论，可以得到试件输入、输出端的一系列参数，可以较为方便的记录各种动态曲线。 Company Logo 2、基本假设 a.一维应力波假设 压杆中的波传播必须是一维的，因为应变片所测得的杆的表面应变通常代表压杆整个横截面上的轴向应变。 b.应力均匀性假设 试件中的应力和应变均应处于均匀状态。 Company Logo 3、基本结构 Company Logo 4、基本公式 由实验测得的应变信号数据，作用在试件上的轴向应力及轴向应变率、应变历史可由三波法公式计算： Company Logo 二波法公式： Company Logo 我们选用直径为50mm的锥形变截面钢杆进行煤的动态力学性能试验。 三、煤的动态冲击试验 1、试件加工制作 在试件尺寸的设计方面，为了消除横向惯性运动所引起的弥散效应、惯性效应以及摩擦效应等对试验结果的影响，同时，在综合分析国内外关于SHPB试验试件最佳尺寸的研究成果上，选定该试验试件基本尺寸为 50mm×25mm。 Company Logo Comp