闭孔泡沫铝夹芯板交通运输抗冲击性能研究（13）

试件材料及试件设计要求

当在SHPB设备进行实验时，试验中采用的试件材料及试件设计上一定要考虑惯性效应和摩擦效应。

(1)惯性效应

SHPB实验是在冲击载荷作用下进行的，试件的变形速率很高，因此，作用在试件上的外力做功，除转化为试件的应变能外，尚有部分转化为试件的横向动能和纵向动能。这就是试件质点的运动所引起的惯性效应，在确定试件的应力时，必须扣除由此而附加的应力。试件的惯性效应早就为人们所考虑，目前为人们所公认的是Davies和Hunter(1963年)提出来的修正公式：

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

式中，σ₀为实测的试件应力，p,v,r和1分别为试件的密度、泊松比、半径和长度。从公式中可导出无需考虑附加应力的试件的最佳长径比：

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

二维数值计算的结果也证明了这一点，当I/r 取0.6或者1.2时，附加应力可忽略不计，但当l/r取2.4时，附加应力就显得很重要了。

(2)摩擦效应

在应力脉冲作用下，界面处压杆和试件的横向运动不同，由此产生的摩 擦力破坏了试件的一维应力状态，此即所谓界面的摩擦效应。摩擦效应对SHPB 实验结果的影响可以很大。

例如，当试件的长径比l/r=0.6(因而可忽略惯性效应),界面上的摩擦系数μ=0.15,实测的应力应变曲线比真正的曲线约高出9%,μ值增加，偏差则更为显著。

精确地描述摩擦效应甚为困难，Klepezko和Malinewski(1978年)在他人的工作基础上提出了简便的修正公式：

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

式中，σ₀为实测的试件应力。当式中的2μr/31<<1 时，摩擦效应可忽略不计。

在SHPB实验中，试件的长径比l/r~1, 界面处又给予充分的润滑(μ=0.02～0.06)，因此摩擦效应通常不予考虑。