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閉孔泡沫鋁夾芯板交通運輸抗沖擊性能研究（13）

試件材料及試件設計要求

當在SHPB設備進行實驗時，試驗中采用的試件材料及試件設計上一定要考慮慣性效應和摩擦效應。

(1)慣性效應

SHPB實驗是在沖擊載荷作用下進行的，試件的變形速率很高，因此，作用在試件上的外力做功，除轉(zhuǎn)化為試件的應變能外，尚有部分轉(zhuǎn)化為試件的橫向動能和縱向動能。這就是試件質(zhì)點的運動所引起的慣性效應，在確定試件的應力時，必須扣除由此而附加的應力。試件的慣性效應早就為人們所考慮，目前為人們所公認的是Davies和Hunter(1963年)提出來的修正公式：

σ=σ₀-ρ（1/2ν²γ²-1/6l²）            (2-19)

式中，σ₀為實測的試件應力，p,v,r和1分別為試件的密度、泊松比、半徑和長度。從公式中可導出無需考慮附加應力的試件的最佳長徑比：

L/r=(√3)/2                          (2-20)

二維數(shù)值計算的結(jié)果也證明了這一點，當I/r 取0.6或者1.2時，附加應力可忽略不計，但當l/r取2.4時，附加應力就顯得很重要了。

(2)摩擦效應

在應力脈沖作用下，界面處壓桿和試件的橫向運動不同，由此產(chǎn)生的摩 擦力破壞了試件的一維應力狀態(tài)，此即所謂界面的摩擦效應。摩擦效應對SHPB 實驗結(jié)果的影響可以很大。

例如，當試件的長徑比l/r=0.6(因而可忽略慣性效應),界面上的摩擦系數(shù)μ=0.15,實測的應力應變曲線比真正的曲線約高出9%,μ值增加，偏差則更為顯著。

精確地描述摩擦效應甚為困難，Klepezko和Malinewski(1978年)在他人的工作基礎上提出了簡便的修正公式：

σ=σ₀（1-2μγ/3l）                                (2-21)

式中，σ₀為實測的試件應力。當式中的2μr/31<<1 時，摩擦效應可忽略不計。

在SHPB實驗中，試件的長徑比l/r~1, 界面處又給予充分的潤滑(μ=0.02～0.06)，因此摩擦效應通常不予考慮。