丁圆圆, 张 振, 赖华伟, 王永刚

(宁波大学 冲击与安全工程教育部重点实验室， 浙江 宁波 315211)

研究冲击载荷下材料的动态本构关系最常用的有两类实验方法:① 分离式Hopkinson压杆(Split Hopkinson Pressure Bar, SHPB)实验;② 波传播反演分析实验。SHPB实验技术[1-2]是建立在两个基本假定基础上，即试件沿长度方向应力/应变均匀性分布假定和一维应力波假定。然而，对混凝土、岩石、陶瓷等脆性材料而言，这两个假定均受到了挑战[3-4]。由于脆性材料破坏应变小，试件直径大，同时又对应力集中非常敏感，这些因素将导致上述两个基本假定难以满足。波传播反演分析实验技术是基于材料中多点测量的波传播信息来反推材料的本构关系，应用较广泛的是拉格朗日反分析方法(以下简称拉氏反分析方法)[5-6]。拉氏反分析方法的基本思想是：在试件的不同Lagrange 位置上设置传感器，记录试件中传播的某力学量(应力、应变或质点速度等)的波剖面，再利用守恒方程计算得到其他未知的力学量，进而得到材料的动态应力-应变曲线。拉氏反分析方法不需要事先作任何的本构关系假定和其他任何假定，在研究混凝土、陶瓷、岩石等脆性材料的动态本构方面具有优势。陶为俊等[7]利用沿时间逐步求解应力的拉氏反分析方法得到了混凝土材料率相关的应力-应变曲线。张磊等[8]采用基于多点应变测量数据的拉氏反分析方法也研究了混凝土材料动态本构关系，讨论了应变率效应。蒋国平等[9-10]采用一级轻气炮对钢纤维混凝土进行了冲击压缩实验，通过锰铜应力计监测不同位置的应力波形，再利用拉氏反分析方法得到了一维应变条件下钢纤维混凝土材料的应力-应变曲线和高压状态方程。……