巖石材料抗壓性能優(yōu)異，但抗裂性和抗拉強(qiáng)度差，這種脆性導(dǎo)致延展性和能量吸收能力低。在承受爆炸或沖擊載荷時變得脆弱。

為進(jìn)一步研究巖石材料的動力特性，采用分離式霍普金森壓桿（SHPB）測試系統(tǒng)進(jìn)行撞擊測試，兩臺高速攝像機(jī)采集圖像，結(jié)合新拓三維DIC分析軟件對試驗結(jié)果進(jìn)行分析，高效、及時獲取全場應(yīng)變數(shù)據(jù)、應(yīng)力分布，以及關(guān)鍵部位的裂紋演化、動態(tài)損傷過程等。

霍普金森桿試驗亮點

1、通過霍普金森壓桿（SHPB）實驗研究了巖石材料動態(tài)力學(xué)性能。

2、借助高速攝像機(jī)高分辨率采集了石巖材料在動態(tài)沖擊和高應(yīng)變率下的破壞過程。

3、采用新拓三維DIC軟件分析了巖石沖擊強(qiáng)度、動態(tài)損傷過程、裂紋擴(kuò)展演化等力學(xué)參數(shù)。

高速DIC測量系統(tǒng)-霍普金森桿實驗

新拓三維XTDIC-STROBE三維動態(tài)測量系統(tǒng)，利用高速攝像機(jī)和DIC軟件來測量變形、位移和應(yīng)變。該高速DIC測量系統(tǒng)由于其多個優(yōu)勢而迅速普及。與加速度計和應(yīng)變片不同，它是一種非接觸式技術(shù)，可生成瞬時全場數(shù)據(jù)而不是單點值，比傳統(tǒng)傳感方法更快、數(shù)據(jù)更豐富。

高速攝像機(jī)可提供霍普金森桿高速沖擊圖像采集所需的分辨率和幀速率，確保了DIC數(shù)據(jù)分析（位移、速度、加速度、角度隨時間變化等）的成功，使用高速DIC測量技術(shù)，研究人員可以輕松地提取全視場的測量數(shù)據(jù)，獲得試件表面變形位置以及裂紋出現(xiàn)和演化途徑。

霍普金森桿測試-端面撞擊試驗

霍普金森桿強(qiáng)沖擊載荷下，意味著高加載率或高應(yīng)變率，所測得的可變形巖石材料的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，是研究該材料試件動態(tài)力學(xué)特性的重點。

兩臺高速攝像機(jī)采集數(shù)據(jù)頻率為120000幀，獲得全場應(yīng)變，并選取斷裂處關(guān)鍵點應(yīng)變數(shù)據(jù)，進(jìn)一步了解巖石材料抗壓強(qiáng)度及耐久性能。

霍普金森桿測試-曲面撞擊試驗

霍普金森壓桿實驗過程中，不同沖擊速度、不同沖擊面下會呈現(xiàn)不同的應(yīng)變時程曲線，裂紋起始狀態(tài)和破壞形態(tài)也不同，必須通過動態(tài)加載了解材料的動態(tài)特性。

采用高速攝像機(jī)進(jìn)行圖像采集，DIC應(yīng)變測量技術(shù)與霍普金森壓桿完美搭配，可更有效并精確地獲取材料的應(yīng)變率相關(guān)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。

進(jìn)行材料力學(xué)特征數(shù)值模擬的前提，是要獲取材料在高速沖擊載荷下的應(yīng)變參數(shù)，通過霍普金森壓桿實驗結(jié)合新拓三維XTDIC-STROBE三維動態(tài)測量系統(tǒng)，精準(zhǔn)分析巖石材料試件在動態(tài)荷載下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，有助于各類新型材料的數(shù)值模擬，助力新材料的工程設(shè)計和工程應(yīng)用，為基建工程等領(lǐng)域結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析提供關(guān)鍵技術(shù)支持。