大直径SHPB实验中脆性材料动态性能研究挑战与改进

在《采用Hopkinson压杆实验技术研究脆性材料动态性能时的一些问题》这篇首发论文中，作者张瑞娟、敬霖和赵隆茂针对脆性材料的动态性能研究进行了深入探讨。他们利用直径为74毫米的大尺寸SHPB（分离式Hopkinson压杆）试验装置，对水泥砂浆进行了一系列实验。SHPB实验技术作为一种关键的实验手段，通过弹性波导杆和应变片来测量材料在高速冲击下的应力-应变响应，避免了直接测量时受冲击影响的复杂性。 文章指出，在脆性材料如水泥砂浆的实验中，采用脉冲整形技术旨在提高实验精度，以达到恒定的应变率。然而，实验结果显示，在脆性材料中实现恒应变率的变形并非易事，过于追求恒定会导致实验动态特性被过度牺牲，实际上难以达到理想的“转变应变率”。此外，尽管通过几何尺寸设计和延长入射波上升时间来减少横向惯性效应，但脆性材料的轴向应变并不均匀，存在显著的径向应变，这表明横向惯性对实验精度仍有显著影响。 文中强调，由于脆性材料的特殊性质，特别是其对弹性波弥散敏感，传统的SHPB实验方法可能导致测量误差较大，甚至结果不可靠。这种误差对于脆性材料而言尤为明显，因为它们在高应变率下的力学行为不同于一般金属和塑料材料。因此，作者呼吁在研究脆性材料动态性能时，需要更加精细的技术和方法来克服这些挑战，以确保实验结果的准确性和可靠性。 该论文揭示了在脆性材料动态性能研究中使用Hopkinson压杆技术遇到的关键问题，以及如何通过改进实验技术和分析策略来提高实验精度，这对于理解和控制脆性材料在极端条件下的行为具有重要意义。