Page 157 - 《爆炸与冲击》2026年第2期

第 46 卷 高 矗，等： 剪切增强和应变率效应对混凝土类材料状态方程的影响 第 2 期

出：对于不同撞击速度，靶体中的波结构存在明 7 000
FPI experimental data [2]
显差异，随着撞击速度的提高，波结构会从弹塑
6 000 Fitted curve
性波转变为弹塑性-冲击波，直至为冲击波。显
5 000
然，由于波结构的差异，需对实验测得的 u -u 关
p
s
[2]
系数据进行分区拟合 [2, 16] 。Wang 等 通过对图 5 u s /(m·s −1 ) 4 000
中的数据进行波结构分析，从而建立了准确可靠 3 000
的一维应变纵波波速随粒子速度变化的关系曲
2 000
线（图 5 中黑色实线）。
1 000
利用建立的 u -u 关系，进一步结合 Rankine- 0 400 800 1 200 1 600 2 000
p
s
−1
Hugoniot 关系 [9,15] ，可确定 Hugoniot 应力（轴向应 u p /(m·s )
[2]
力 σ ）与体积应变 μ 的关系曲线，如图 6 所示。 图 5 FPI 实验 水泥砂浆靶体纵波波速与粒子速度的关系
x
可以看出：FPI 实验测得的轴向应力 σ 最高可 Fig. 5 Relationship between longitudinal wave
x
velocity and particle velocity of cement mortar
达 18.6 GPa，可覆盖冲击爆炸荷载作用下应力波
target for FPI experiment [2]
传播衰减所经历的宽广压力范围。
图 7 给出了水泥砂浆 HC 实验得到的静水压力和 FPI 实验得到的轴向应力与体积应变关系的对

表 2 不同撞击速度下水泥砂浆 FPI 实验结果 [2]
Table 2 FPI experimental data for cement mortar at different impact velocities [2]
对称FPI实验 正向FPI实验
−1
−1
−1
−1
−1
−1
撞击速度/(m·s ) 粒子速度/(m·s ) 纵波波速/(m·s ) 撞击速度/(m·s ) 粒子速度/(m·s ) 纵波波速/(m·s )
45 22.5 3 055 314 274.9 2 041
61 31.5 2 160 475 411.7 2 370
82 41.0 1 996 601 508.4 2 827
100 50.0 2 140 777 656.9 2 908
114 57.0 1 613 957 787.8 3 546
146 73.0 1 336 1 560 1 230.8 4 635
170 85.0 1 282 1 970 1 526.1 5 373
212 106.0 1 330
214 107.0 1 242
288 144.0 1 454

20 1.6
FPI experimental data [2] 1.4 p, HC experimental data [30]
Fitted curve σ x , FPI experimental data [2]
15 1.2
1.0
σ x /GPa 10 p, σ x /GPa 0.8
0.6
5 0.4
0.2
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 0.18
μ μ
[2]
图 6 FPI 实验 获得的水泥砂浆轴向 图 7 HC 实验 [30] 获得的水泥砂浆静水压力和 FPI 实验 [2]
应力-体积应变关系 获得的水泥砂浆轴向应力与体积应变关系的对比
Fig. 6 Relationship between axial stress and volumetric Fig. 7 Comparison between hydrostatic pressure-volumetric
[30]
strain of cement mortar determined strain curve obtained in HC experiment and axial stress-
[2]
by FPI experiment [2] volumetric strain curve obtained in FPI experiment for cement
023105-6