高应变率下屈服应力测试有效性研究

Employing the single light gas gun system,several controllable loading devices will be designed to produce different pre-stress states.The elastic precursor velocities under different pre-stress conditions will be obtained by VISAR(Velocity Interferometry System for Any Reflector).By analyzing the relationship between the elastic precursor and pre-stress states, we will reveal the illusion influence of confining stress on the material yield stress,and provide experimental evidence for correcting the stress-strain curve under different confining stresses .The proposed method can avoid the system error of confining stress under Hopkinson bar experiments.After effectively separating the influence of confining stress .The yield stress under light gas gun experiement and Hopkinson bar experiment can be equivalently treated.The present study may also contribute to the establishment of the relationship between the yield stress and hydrostatic stress of typically brittle material under these two kinds of experiments.

本项目以轻气炮实验为基础，设计几种可控的复杂应力状态加载装置，测量不同预应力状态下的弹性前驱波速度，通过分析该速度与预应力的关系，揭示预应力对材料屈服应力影响的虚假表象，提供对目前不同围压下应力应变曲线修正方法的实验依据。该方法可以避免霍普金森试验中围压产生的系统误差。在对围压的影响进行有效分离后，对采用轻气炮实验和霍普金森实验获得的屈服应力进行等效处理后进行分析对比，获得典型脆性材料屈服应力与静水压力的关系。

针对围压应力状态对材料本构的影响，本项目以轻气炮实验为基础，设计对LY12铝样品施加不同预应力的可控加载装置，测量了不同预应力状态下该材料在相同飞片速度撞击下的弹性前驱波速度，发现弹性前驱波随径向压缩预应力增加而增加以及拉伸预应力的增加而减小，通过理论推导、实验结果和数值模拟三方面证实了上述结论。.进一步发现，弹性前驱波波速和屈服应力的改变只是来源于预应力的简单叠加，但LY12铝的屈服应力（即力学响应）并未发生本质改变，因此在分析预应力对材料本构影响时，预应力效应需进行合理地剥离。为此，我们建立了将应力状态从围压下应力应变曲线解耦的基本方法。利用霍普金森系统开展了施加不同大小围压LY12铝样品的动态压缩实验并结合轻气炮预应力样品实验，验证了围压对材料本构的影响。同时利用该方法得到了典型炸药围压下的动态本构曲线。该解耦方法不仅可修正目前各种围压实验的本构关系，而且还适用于不满足Mises屈服条件的岩石和混泥土材料动态本构研究。