温度围压影响下盐岩的SHPB实验
2012-09-18陈荣刚
重庆理工大学学报(自然科学) 2012年12期
关键词:实验
张 凯,陈荣刚
(陆军军官学院,合肥 230031)
在能源(石油、天然气、核燃料)的地下存储中,工程材料受到温度和三向围压荷载的影响,这需要对材料在温度围压耦合环境下的动态力学特性进行研究。盐岩以其良好的密封性、低渗透性和损伤自愈合性成为地下存储结构的主要工程材料。在一些极端条件下,如震动、碰撞、爆炸、侵彻等情况中,盐岩材料的力学性能高低决定着地下存储洞库的性能。由此可见,研究盐岩材料的动态力学性能有着重要的意义。
分离式Hopkinson压杆实验技术自1949年由Kolsky提出后,经过几十年的不断改进和完善,已成为材料动态力学性能的重要研究手段,其涉及材料的应变率范围(102~104s-1)也是工程上关心的范围。目前,SHPB的温度实验主要有2种方案:①试件单独加热,并快速对杆。此种方法可以消除杆上温度梯度对应力波产生的影响,在数据处理方面比较方便。②杆与试件同时加热。此种方法的实验装置和过程相对简单,但在高温实验中,温度梯度会影响应力波的传播,需要对波形进行修正。
张方举等[1]针对第1种温度实验方案设计了一种快速对杆装置,该装置用0.4 MPa的气压推动导杆进入炉内,并与试件接触。导杆与试件之间的接触存在震荡,直到85 ms后达到稳定的组装状态。同时,导杆与试件存在“冷接触”现象,使得试件中心和两端的温度有差异,导致试件温度不均匀。冷接触时间在400 ms以内,试件的温度不均匀性可以控制在10%以内。针对第2种温度实验方案,夏开文[2]利用传热学的原理推导出压杆上的温度分布,利用有限差分的方法修正了实测波形,最高达到600℃,但这种方法的处理过程比较复杂。……
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