研制了真三軸應(yīng)力狀態(tài)作用下混凝土侵徹實(shí)驗(yàn)裝置。該裝置采用液壓伺服控制系統(tǒng)對立方體試件施加三向獨(dú)立的靜載、采用高壓氣體驅(qū)動子彈侵徹試件;同時,試件六個面的動態(tài)信號可由六根桿上的應(yīng)變片記錄。以M10水泥砂漿試件為例,研究水泥砂漿在不同的應(yīng)力狀態(tài)下的侵徹性能,建立了相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理方法,對比分析了立方體試件無側(cè)限、單向側(cè)限、雙向側(cè)限下侵徹差異,揭示出應(yīng)力狀態(tài)對侵徹性能的影響。該研究對防護(hù)工程等領(lǐng)域有很好的參考意義。 

【文章來源】：振動與沖擊. 2020,39(15)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

圖7 雙向側(cè)限狀態(tài)下的波形

圖5所示為無側(cè)限情況端部阻力和側(cè)向摩擦力波形。本實(shí)驗(yàn)中無側(cè)限情況主要分為三類,即無側(cè)限單向接觸[0]、無側(cè)限雙向接觸[0,0],以及無側(cè)限三向接觸[0,0,0]。例如,無側(cè)限雙向接觸是指在試件的兩個方向用方桿與之接觸。試件側(cè)面與方桿僅良好接觸但不施加壓力,可以測試子彈開坑過程一些有意義的信息,例如側(cè)向摩擦力等。圖5(a)為單軸無側(cè)限[0]狀態(tài)下沖擊速度為56.90～150 m/s范圍內(nèi)Y向右支撐桿上測得的端部阻力波形。其波形與圖4相似,均具有明顯的加速和減速階段;彈速v=150 m/s情況例外,在減速后出現(xiàn)了一個平臺階段。隨著沖擊速度的增大,試件所受端部阻力幅值逐漸增大,減速階段后面波形表現(xiàn)出的自由振蕩趨勢愈不明顯。平頭彈丸所受到的最大侵徹阻力與沖擊速度成正相關(guān)關(guān)系。除了彈速v=150 m/s情況,其余波形脈寬均為125 μs,而且波形形狀均呈現(xiàn)正弦曲線形態(tài)。這表明:在此沖擊速度下,彈丸并未進(jìn)入穩(wěn)態(tài)的侵入過程,侵徹過程很短。而當(dāng)子彈速度v=150 m/s時,波形存在一個平臺段(即CD段),此時試件所受應(yīng)力在一定時間內(nèi)保持恒定,表明彈丸已經(jīng)進(jìn)入了穩(wěn)態(tài)的侵入過程,其侵徹結(jié)果包含了較完整的開坑和侵入兩個過程,這與圖5(a)中試件f的破壞形態(tài)一致。圖5(b)和(c)對應(yīng)的無側(cè)限雙向接觸[0,0]和無側(cè)限三向接觸[0,0,0]的端部阻力波形表現(xiàn)出相同的趨勢。對比無側(cè)限單向接觸[0]、無側(cè)限雙向接觸[0,0],以及無側(cè)限三向接觸[0,0,0]等三種情況,其端部阻力波形有一定的差異:無側(cè)限單向接觸[0]和無側(cè)限雙向接觸[0,0]時波形的脈寬都約為125 μs,而無側(cè)限三向接觸[0,0,0]的脈寬約為95 μs;波形幅值方面,例如在彈速130 m/s左右時,無側(cè)限單向接觸[0]時的應(yīng)力幅值約為0.6 MPa,試無側(cè)限雙向接觸[0,0]和無側(cè)限三向接觸[0,0,0]時的應(yīng)力幅值均為0.4 MPa。這表明接觸狀態(tài)的不同將對波形產(chǎn)生一定的影響。在相同的應(yīng)力狀態(tài)下,隨著彈速的增大,波形的上升時間(即AB段寬度)逐漸增大,試件所受應(yīng)力幅值也逐漸增大,而脈寬幾乎不變。這與Forrestal等 [10]給出的結(jié)論不同,他認(rèn)為彈丸減速度-時間曲線都上升到一個幅值幾乎相同的平臺,且隨著沖擊速度的增大,僅上升時間和持續(xù)時間有明顯變化:上升時間減小,持續(xù)時間增大。造成這種差異的主要原因是Forrestal研究的速度范圍為140～460 m/s,彈丸的侵徹過程主要是侵入階段;而本文的研究范圍為56～150 m/s,彈丸對靶體的侵徹基本處于侵入階段的前期。另外,彈丸形狀、彈丸尺寸以及靶體材料等方面也存在差異。

表2 侵徹深度公式參數(shù)Tab.2 Parameters of Penetration depth formula 應(yīng)力狀態(tài) C×10-5 n f */MPa 無側(cè)限 4.2 2.0 14.7 單向側(cè)限 4.2 2.0 17.6 雙向側(cè)限 4.2 2.0 25.84 結(jié) 論

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3347575