基于SHPB试验的桦木压缩动力学特性

４ ０ ０ ｓ 增加 到１ ２ ０ ０ Ｓ 时， 其屈 服强度和韧性 模量分别 增加 了 ３ ． ２ １和 ５ ． ０ ８倍 。 【 结 论 】随 着 应 变 率 的 增 加 ， 桦
木的解离 程度加大 ， 径 向加 载 最 易 解 离 ， 轴 向加载最难解 离 ； 桦 木 的动态压 缩屈 服强度 、 动 态 压 缩 韧 性 模 量 具 有
学特性 ， 并研究应变 率 、 加 载 方 向对 木 材 原 料 动力 学 特 性 的影 响 ， 旨在深 化木 材原 料研 磨解 离机 制 的研究 ， 为 热 磨 法纤维分离 设备及磨 片的齿形结构优 化设计 提供理 论指 导。 【 方 法 】利 用 Ｈｏ ｐ ｋ ｉ ｎ ｓ ｏ ｎ杆 试 验 装 置 对 含 水 率 为
１ ２ ． ６ ５ ％、 密度为 ０ ． ５ ０ ｇ ・ ｃ ｍ。 的 桦 木 试 件 进 行 应 变 率 约 为 ４ ０ ０ ， ８ ０ ０ ， １ ２ ０ ０ Ｓ ～， 加 载 方 向 为径 向 、 弦 向和 轴 向 的 动 态压缩试 验 ， 获 得桦木在不 同应变率及方 向上动态 压缩加 载 的解离 特征 、 动 态 应 力 一应 变 曲 线 及 相 应 的 力 学 特
小 试 件 从 大试 件 上 剥 离 ； 弦 向加载试件 沿加 载方 向上 产生 更大 的塑 性变 形 ， 并且 在试 件上 、 下 两 端 处 沿 加 载 方
向产生贯穿 性裂纹 ， 试 件 被 解 离 成 三 大 块 ；轴 向 加 载 试 件 受 载 面 边 缘 处 的 纤 维 大 量 产 生 压 溃 现 象 ， 在 加 载 面 上 产 生 贯 穿 性 裂 纹 且 有 片状 小 试 件 从 大试 件 上 剥 离 ； ３ ）当应变 率 约为 １ ２ ０ ０ Ｓ Ｉ １ 时， 径 向 加 载 试 件 被 解 离 成 大 量 “ 火柴 棍” 状 的小试件 ， 并 且 小 试 件 的 尺 寸 明显 小 于 应 变 率 为 ８ ０ ０ Ｓ 时 ；弦 向 加 载 试 件 沿 加 载 方 向 上 产 生 的 塑 性变形与 应变率为 ８ ０ ０ Ｓ Ｉ １ 时相 当， 但 是 试 件 上 端 处 被 解 离 成 许 多 片 状 的小 试 件 ， 并 且 沿 加 载 方 向 试 件 上 产 生 了 数 条 贯 穿 整 个 试 件 的 大 裂 纹 ；轴 向 加 载 试 件 被 解 离 成 大 量 短 粗 状 的 小 试 件 ， 并 且 小 试 件 上 带 有 明 显 的 褶 皱 。 对 比分 析 各 组 试 验 试 件 的应 力 一应 变 曲 线 发 现 ：１ ）动 态 压 缩 加 载 条 件 下 桦 木 的 应 力 一应 变 曲 线 可 以 由 屈 服 点 应 变 分 为 弹 性 阶 段 和屈 服 后 弱 线 性 强 化 阶段 ２部 分 ； ２ ）桦 木 沿 径 向 加 载 应 变 率 约 为 ４ ０ ０ ， ８ ０ ０ ， １ ２ ０ ０ Ｓ 时， 其 屈 服 强度和 韧 性 模 量 分 别 为 ４ ． ５ ６， １ ０ ． ４ ９ ， １ ４ ． ２ ２ ＭＰ ａ和 ２ ． ８ ８ ， ８ ． ３ ２，２ ０ ． ７ Ｏ ｋ Ｊ ・ ｃ ｍ～ ， 应变 率从 ４ ０ ０ Ｓ 增 加 到 １ ２ ０ ０ ８ 时， 屈 服强 度 和 韧 性 模 量 分 别 增 加 了 ２ ． １ １和 ６ ． １ ９倍 ；３ ）桦 木Fra Baidu bibliotek沿 弦 向 加 载 应 变 率 约 为 ４ ０ ０， ８ ０ ０ ， １ ２ ０ ０ Ｓ 时， 其 屈服 强 度 和 韧 性 模 量 分 别 为 ５ ． ８ ７， ７ ． ９ ０ ， ９ ． ６ ５ ＭＰ ａ和 ２ ． ５ ３ ， ７ ． ４ １ ， １ ２ ． ９ ２ ｋ Ｊ ・ ｃ ｍ。 。 ， 应 变 率 从 ４ ０ ０ Ｓ 增加 到１ ２ ０ ０ Ｓ 时， 其屈服强度 和韧性模量分 别增加 了 ０ ． ６ ４和 ４ ． １ ０倍 ； ４ ）桦 木 沿 轴 向 加 载 应 变 率 约 为 ４ ０ ０ ， ８ ０ ０， １ ２ ０ ０ ８ 时 ， 其屈服 强度分别 为 ２ ２ ． ９ Ｏ ， ７ １ ． ４ １ ， ９ ６ ． ３ ７ ＭＰ ａ和 １ ８ ． ７ ９， ６ ７ ． ７ ４ ， １ １ ４ ． ３ ２ ｋ Ｊ ・ ｃ ｍ～， 应 变 率 从
Ｓ ＣＩ ＥＮＴＩ Ａ
Ｓ Ｉ ＬＶＡＥ
ＳＩ ＮＩ ＣＡＥ
基于 Ｓ Ｈ Ｐ Ｂ试 验 的桦 木 压 缩 动 力 学 特 性
许 威 花 军 张绍 群 陈光 伟
（ 东 北 林 业 大 学 机 电 工 程 学 院 哈尔 滨 １ ５ ０ ０ ４ ０ ）
摘 要 ： 【 目的 】利用 木材动态压缩 加载试验 研究热磨机 研磨解 离破碎 阶段 木材原 料受 动态 压缩载 荷 的动力
很 强 的应 变 率 敏 感 性 ， 是一 种应变率敏感 材料 。
关键词 ： 分离式 Ｈ ｏ ｐ ｋ ｉ ｎ ｓ ｏ ｎ杆 ； 桦木； 压缩动力学特性 ； 应 变率 ； 动 态 压 缩 屈 服 强 度 ；动 态 压 缩 韧 性 模 量
第 ５ １ 卷 第 ５期 ２ ０ １ ５年 ５ 月
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． １ １ ７ ０ ７ ／ ｊ ． １ ０ ０ １ — ７ ４ ８ ８ ． ２ ０ １ ５ ０ ５ １ １
林
业
科
学
Ｖｏ １ ． ５１． Ｎｏ ． ５ Ｍａ ｙ， ２ ０ １ ５
性 。【 结果 】对 比分析各组试 验后试件 的破坏形态 发现 ：１ ）当应变 率约 为 ４ ０ ０ Ｓ 时， 径向、 弦 向和轴 向加 载 的
试 件 主要 发 生 塑 性 变 形 ； ２ ）当 应 变 率 约 为 ８ ０ ０ Ｓ Ｉ １ 时， 径 向加 载试 件 被 解 离 成 几 大 块 ， 并且 有一些 “ 火柴棍 ” 状 的