端面粘接条件下的软材料动态力学行为

摘要

工程材料在复杂应力条件下动态力学响应的实验表征非常重要。复合加载实验中，单轴压缩测试要求试件与加载界面间保持低摩擦状态以确保应力测量精度，而剪切/扭转加载则需要高强度界面约束以有效传递载荷。对于具有低弹性模量、高泊松比的软质材料（如硅胶、水凝胶），这种界面约束条件的不兼容性尤为突出，其引起的系统误差可能达到与材料本征力学响应相当的量级。基于分离式霍普金森压杆实验平台，研究了端面粘接约束条件对硅胶动态力学行为的影响。实验结果表明：在端面粘接条件下，试件的表观应力显著提高，且该增强效应随试件长径比增大而上升。为了有效消除端面粘接引入的测量偏差，对比了3种修正理论。分析发现，3种修正方法均能在一定应变范围内消除摩擦干扰引起的伪尺寸效应，表现出良好的修正效果。但在大直径试件的大应变阶段，可能由于接触界面出现材料堆积，导致摩擦条件发生显著变化，3种修正方法均出现了修正偏差。

关键词

软材料 / 霍普金森压杆 / 动态压缩 / 端面约束 / 应力修正