岩土力学 ›› 2019, Vol. 40 ›› Issue (1): 191-198.doi: 10.16285/j.rsm.2017.1235

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

钙质砂一维冲击响应及吸能特性试验

魏久淇1, 2, 3,吕亚茹4, 5,刘国权2, 3,张 磊2, 3,李 磊2, 3   

  1. 1. 陆军工程大学 防灾减灾爆炸冲击国家重点实验室,江苏 南京 210007;2. 军事科学院 国防工程研究院,河南 洛阳 471023; 3. 河南省特种防护材料重点实验室,河南 洛阳 471023;4. 河海大学 力学与材料学院,江苏 南京 210098;5 香港科技大学 土木与环境学院,香港
  • 收稿日期:2017-06-16 出版日期:2019-01-11 发布日期:2019-01-30
  • 通讯作者: 吕亚茹,女,1987年生,博士,副教授,主要从事岩土工程防护和深基础方面的科学研究。E-mail: yaru419828@163.com E-mail: weijiuqi61489@163.com
  • 作者简介:魏久淇,男,1990年生,硕士研究生,助理工程师,主要从事岛礁岩土及工程防护材料研究
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(No. 51779264);江苏省自然科学基金(No. BK20171399);2016年“香江学者计划”资助(No. 2016QNRC001);青年人才托举工程(No. 17-JCJQ-QT-021);河南省科技创新人才计划(No. 154200510028)

One-dimensional impact responses and energy absorption of calcareous sand

WEI Jiu-qi1, 2, 3, LÜ Ya-ru4, 5, LIU Guo-quan2, 3, ZHANG Lei2, 3, LI Lei 2, 3   

  1. 1. State Key Laboratory of Disaster Prevention and Mitigation of Explosion and Impact, Army Engineering University of PLA, Nanjing, Jiangsu 210007, China; 2. National Defense Engineering Institute, Academy of Military Science of PLA, Luoyang, Henan 471023, China; 3. Henan Key Laboratory of Special Protective Materials, Luoyang, Henan 471023, China; 4. College of Mechanics and Materials, Hohai University, Nanjing, Jiangsu 210098, China; 5. Department of Civil and Environmental Engineering, Hong Kong University of Science and Technology, Hong Kong, China
  • Received:2017-06-16 Online:2019-01-11 Published:2019-01-30
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (51779264), the Natural Science Foundation of Jiangsu Province (BK20171399), the Hong Kong Scholars Program (2016QNRC001) and the Young Elite Scientist Sponsorship (17-JCJQ-QT-021) and Henan Science and Technology Innovation Talent Program (154200510028).

摘要: 钙质砂为海相沉积的多孔介质,是防护工程分配层的理想填充材料。利用改进的铝制分离式霍普金森压杆(split Hopkinson pressure bar,简称SHPB),分别对颗粒级配以及相对密实度相同的南海钙质砂和福建石英砂进行了83组一维冲击试验,得到了应力波透射率、冲击响应和吸能效率曲线,分析了应变率、相对密实度和含水率对两种砂冲击特性的影响。结果表明,相同的荷载和边界条件下,钙质砂的刚度仅为石英砂的1/10。由于内孔隙的存在,钙质砂对冲击波的衰减作用大于石英砂,在承载性能允许的情况下,适当减小相对密实度、增加含水率可有效提高分配层消能效果。

关键词: 钙质砂, 分离式霍普金森压杆试验, 应力波, 冲击响应, 吸能特性

Abstract: Calcareous sand, as a porous medium deposited in marine environment, is an ideal material used for a protective cushion. A total of 83 SHPB tests were conducted on calcareous sand sampled from South China Sea and silica sands bought from Fujian Province with identical grain size distributions and relative densities. The curves of stress wave transmittance, shock response and energy absorption efficiency were obtained. The effects of strain rate, relative densities and moisture content on the impact characteristics of two kinds of sand were analyzed. It is found that the stiffness of calcareous sand is only 10% that of silica sand under the same load and boundary conditions. Because of the existence of inner pore, the attenuation of shock wave in calcareous sand is greater than that in quartz sand. Within the bearing capacity, reducing relative density and increasing water content can effectively improve energy dissipation effect of protective cushion of calcareous sand.

Key words: calcareous sand, test of split Hopkinson pressure bar, stress wave, impact response, energy absorption

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