Page 47 - 《爆炸与冲击》2025年第5期

第 45 卷 黄晨瑞，等： 高速冲击下混凝土动力学性质和动态温度研究 第 5 期

HgCdTe detector
Concave
mirror Pre-amplifier

SPFRC Chopper HgCdTe
detector Concave mirror
Data-acquisition Pre-amplifier
instrument
Chopper
Thermograph
(a) High-speed infrared position (b) Schematic diagram of high-speed infrared
calibration diagram temperature measurement calibration
图 3 高速红外测温标定示意图
Fig. 3 HSchematic diagram of high-speed infrared temperature measurement calibration

标 定 流 程 图 如 图 4 所 示 ， 本 次 试 验 测 温 范 围 25～ 150 ℃ ， 先 对 常 温 下 不 同 钢 纤 维 体 积 掺 量 的
SPFRC 试样温度进行多次监测，得到初始温度为 25.7 ℃，将 SPFRC 试样放入烘箱加热；为防止温度耗
散，同时采用测温枪和高速红外测温系统对 SPFRC 试样进行测温，记录测温枪所监测的温度和高速红外
测温设备所测的电压数据，以测温枪所测温度作为标定基准温度。
温度-电压拟合曲线如图 5 所示，拟合残差在±1 ℃，拟合精度较好。温度-电压的拟合函数为：

2
−5
∆T = T −T 0 = −6.293×10 U +0.175U +1.992 (2)
式中：∆T 为温度变化量，℃；T 为实时温度，℃；T 为室温，℃；U 为电压，mV。
0

120
100
Tempetature/℃ 60
· 80
40

Initial Heating Temperature 20
temperature treatment measurement
0
图 4 标定流程图 0 200 400 600 800 1 000
Fig. 4 Calibration flow chart Voltage/mV
图 5 电压-温度拟合曲线
Fig. 5 Voltage-temperature fitting curve
2.2 分离式霍普金森杆试验装置及原理

试验在深部煤矿采动响应与灾害防控国家重点实验室的分离式霍普金森杆（split Hopkinson pressure
bar，SHPB）试验系统上完成，为达到试验的目的，在原有的 SHPB 试验系统上增加了高速红外测温
系统。该试验系统的撞击杆、入射杆、透射杆、吸收杆直径均为 75 mm，长度分别为 400、4 500、2 500、
1 500 mm，材质均为高强度合金钢，密度为 7 810 kg/m ，弹性模量为 210 GPa，波速为 5 190 m/s，泊松比
3
为 0.23。

在混凝土冲击试验中，SHPB 系统通过 DHDAS 动态信号采集仪采集应变片数据。试验时，高压气
体推动撞击杆沿轴向以一定速度撞击入射杆，使入射杆中产生压缩应力波。当应力波第 1 次传输到入
射杆上的应变片时，得到入射应力波的信号 ε (t)，随即应力波继续传输到试件，试件将反射回一个应力波
i
至入射杆，当应力波第 2 次传输到入射杆上的应变片时，得到反射应力波的信号 ε (t)，同时，另一个应力
r

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