Page 65 - 《爆炸与冲击》2023年第2期

第 43 卷 黄耀莹，等： 实时高温作用下花岗岩冲击压缩力学特性研究 第 2 期

1.2 动态冲击压缩试验
∅ 50 mm SHPB 系统及同步智能箱式电
采用
阻炉进行实时高温冲击压缩试验，如图 2 所示。
该套设备可在达到目标温度后迅速完成冲击力
学试验，既能避免将试件与部分杆件同时加热影响
杆件力学参数，也可有效降低高温试件移动导致
的温度损失。SHPB 系统各杆件均采用高强度
3
不锈钢制成，弹性模量 210 GPa、密度 7 800 kg/m ，
其中子弹长度 500 mm，直径为 50 mm。图 3 给
出了同步高温炉测试系统的结构示意。
图 2 SHPB 系统及同步智能箱式电阻炉
将筛选出的试件进行分组编号，共设置 20 ℃
Fig. 2 SHPB system and synchronous intelligent
（常温）、200 ℃、400 ℃、600 ℃ 和 800 ℃ 五个温度 box-type resistance furnace
等级，每种工况设置 3 块试件。使用人工智能电
阻炉（型号：AI-518；测温精度：±0.1 ℃；温度范围：0～1 200 ℃）加热试件。为使试件受热均匀，设置升温速
率 10 ℃/min，达到目标温度后恒温 2 h ，恒温后使用同步对杆机构将入射杆与透射杆送至高温炉内，与高
[19]
温试件紧密贴合，随即迅速完成冲击试验。冲击试验结束后自然冷却并收集破碎试件，进行破碎筛分试验。

Resistance furnace Support
Specimen
Synchronous alignment device Synchronous alignment device
Incident bar Train gage Train gage
Transmitted bar

图 3 同步高温炉测试系统结构示意
Fig. 3 Sketch of synchronous high temperature furnace test system structure

1.3 数据计算方法
通过应变片采集三种波形的脉冲信号，基于一维应力波原理和均匀性假定，计算试件两端轴向荷载
[20]
ε(t) ：
p(t)、应力 σ(t) 、应变率 ˙ ε(t) 和应变
p(t) = A 0 σ t (t) = E 0 A 0 ε t (t) (1)
E 0 A 0
σ(t) = ε t (t) (2)
A s
2c 0
˙ ε(t) = − ε r (t) (3)
L s
w t
2c 0
ε(t) = − ε r (t)dt (4)
L s 0
0 0 0 s ε r (t) 为反射波。
式中：A 为杆件横截面积，E 为杆件弹性模量，c 为纵波波速，L 为试件厚度， ε t (t) 为透射波，
共设置 0.2、0.4 和 0.6 MPa 等 3 种气压对试件进行冲击试验，气缸压力增加促使子弹撞击入射杆的
冲 击 速 率 增 大 ， 平 均 加 载 应 变 率 也 随 之 增 大 。 不 同 加 载 应 变 率 下 花 岗 岩 试 件 的 应 变 率 时 程 曲 线 如
图 4 所示，取应变率曲线上升段拐点与下降段拐点区间内的平均值作为平均加载应变率，计算得到试验
参数如表 1 所示。

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