子弹形状对岩石SHPB试验加载波形影响的数值模拟研究

"岩石SHPB试验中子弹形状对加载波形的数值模拟* (2013年)" 本文是工程技术领域的论文，主要研究了在岩石动态压缩实验——霍普金森压杆试验（Split Hopkinson Pressure Bar, SHPB）中，子弹形状如何影响加载波形。作者使用了有限元分析软件LS-DYNA进行数值模拟，以深入理解不同几何形状的子弹在保持入射杆尺寸和撞击速度不变的情况下，如何改变加载波形，从而为设计理想的加载子弹提供理论支持。 首先，文章指出等截面子弹的长度与加载波形的持续时间成正比关系。这意味着子弹长度增加，加载波形的持续时间也会相应增长。这种关系对于控制实验中的加载速率和能量传递具有重要意义，因为加载时间的长短直接影响到岩石样品的应变率。 其次，对于锥形子弹，研究发现子弹末端截面直径减小会导致加载波的上升沿时间延长，脉冲持续时间也随之增长，使波形更接近理想的钟形波。然而，这同时也导致了应力峰值的降低。这种现象可能与子弹形状改变导致的能量分布和转换有关，对于优化实验条件和理解岩石动态响应有重要启示。 最后，文章提出了变截面子弹的概念，并观察到其等截面段越长，加载波形越趋近于理想的半正弦波。这表明通过精确控制子弹的几何变化，可以更有效地产生期望的加载波形，从而提高实验数据的准确性和可靠性。 关键词包括岩石、SHPB试验、入射子弹、数值模拟以及加载波形，这些都指向了研究的核心内容。中图分类号涉及土木工程和力学领域，文献标识码A表示该论文为原创性科学论文。文章编号则提供了该论文在期刊中的唯一标识。 该研究通过数值模拟揭示了子弹形状与加载波形之间的复杂关系，为改进SHPB试验方法、优化岩石动态性质测试提供了有价值的理论依据。这对于地质工程、岩石力学以及材料科学等领域具有深远的实践意义。