混凝土SHPB试验技术研究进展

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发布时间：2021-09-17

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混凝土SHPB试验技术研究进展
权长青。焦楚杰，李习波，申博，闰毅
(广州大学土木工程学院，广东广州510006)
摘要：介绍了SHPB的试验装置和原理，及其在混凝土动态力学性能测试中的发展历程，分析了混凝土SHPB试验中试件应力
不均匀、大直径压杆的弥散效应、端面摩擦效应、试件惯性效应、波导杆与试件的阻抗匹配、试验数据处理的规范化等问题，并介
绍了一些解决问题的方法，为?昆凝土SHPB试验技术的研究提供参考。
关键词：混凝土；SHPB；试验技术；研究进展
中图分类号：TU528．O1 文献标志码：A 文章编号：1002—3550(2015)06—0042—04
Overview on study of SHPB experimental techniques of concrete
QUAN Changqing，JIAO Chujie，LI b0，SHEN Bo，YAN Y／
(School of Civil Engineering，Guangzhou University，Guangzhou 510006，China)
Abstract：Introduced the experimental device and principles of SHPB and its development history in testing the dynamic mechanical
properties of concrete．Problems in SHPB experiments of concrete were analyzed containing uneven stress，the dispersion effect of large
diameter pressure bar，the end frictional effect，the ineaiN effect of specimen，the impedance matching between Hopkinson bar and the
specimen and the standardization of test data processing issues．Some methods to solve these problems wel'e also introduced．These Can
serve as reference for the research of concrete SHPB experiment techniques．
Key words：concrete；SHPB；experimental techniques；research advancement
0 引言
1949年Kolsky提出了分离式Hopkinson压杆(Split
Hopkinson Pressure Bar，简称SHPB)。SHPB试验技术以
一维应力波为理论基础，测定压杆上的应变来推导试件的
应力应变关系。经过60多年的发展，SHPB试验装置不断
完善¨ ]，已经成为材料动态性能研究的重要工具。
1 SHPB试验装置及原理
1．1 试验装置
常见的SHPB试验装置主要由3部分组成：压杆系
统、测试及数据采集系统和数据处理系统，装置示意图如
图l所示。
图1 典型SHPB装置示意图
1．2 试验原理
SHPB试验技术的两个基本假定是：(1)压杆中一维
应力波假定；(2)试件应力／应变沿长度均匀分布假定。一
维假定又称平面假定，即理论认为应力波在细长压杆中传
播时，弹性细长杆中的任一横截面始终保持为平面状态；
应力均匀假定则认为应力波在试件中传播时只需往复2～
3个来回，试件中的应力就近似均匀。
以动态压缩为例，给出试件的平均应力、应变、应变率
的基本方程。试件放置于输入杆和输出杆之间，高压气体
驱动子弹对输入杆进行撞击，在输入杆端部产生入射脉冲
对试件施荷。输入杆中的入射脉冲到达试件时，一部分反
射回来成反射脉冲，另一部分则以透射脉冲的形式穿过试
件到达输出杆，试件的物理性质决定了反射脉冲和透射脉
冲的大小。应力脉冲在试件中能够进行多次往复，如图2
所示。
通过对波导杆上入射应变脉冲、反射应变脉冲和透射
应变脉冲应变值8；、s 和的测试，用一维应力波的理论
分析，可求得试件中的平均应力 (t)、平均应变s(t)和平
均应变率 (t)分别为