一种高速加载材料动态压痕实验方法

摘要

本发明公开了一种高速加载材料动态压痕实验方法，特点是先在圆截面压杆的前端端面固定设置圆柱形被测试件，并在压杆上粘贴应变片，将应变片与超动态应变仪电连接，然后在被测试件的前方固定安装光触发测速装置，再用弹丸发射装置发射弹丸，弹丸穿过光触发测速装置撞击被测试件，最终通过关系式得到被测试件的压入力、压入速度和压入位移时程；优点是通过该实验方法可测得被测试件在受撞击过程中的动态力学特性（如：压入力、压入速度和压入位移的时程），以便于更深入地研究材料的动态力学性能，而且本方法可适用于较高的冲击速度，其冲击速度可达100m/s；同时，该实验方法的测量精度高、数据处理方法简单。

主权项

一种高速加载材料动态压痕实验方法，其特征在于包括以下具体步骤：(1)、在圆截面压杆的前端端面固定设置圆柱形被测试件，并使被测试件的半径等于或略小于压杆的半径；(2)、在压杆上粘贴应变片，并将应变片与超动态应变仪电连接，将超动态应变仪和计算机处理系统分别与数字示波器电连接；(3)、在被测试件的前方固定安装光触发测速装置，所述的光触发测速装置包括触发计时器、两根并排设置的激光管和两根位置与所述的激光管上下对应的光敏管，所述的光敏管位于所述的激光管的下方，所述的光敏管与所述的触发计时器电连接；(4)、用弹丸发射装置发射弹丸，并控制弹丸的初速度不大于100m/s，弹丸穿过光触发测速装置撞击被测试件，光触发测速装置测得弹丸初速度，同时粘贴在压杆上的应变片测得应变信号ε_t(t)；(5)、将所测得的弹丸初速度、应变信号ε_t(t)代入关系式：$\begin{array}{c}{ϵ}_t(x_I,t)={ϵ}_t(t+x_1/C_0)\\ \stackrel{·}{u}\left(t\right)={\stackrel{·}{u}}_0-{\int }_0^t\frac{A_0{E}_0}{m_b}{ϵ}_t(x_I,\tau )\mathrm{d\tau }\\ u\left(t\right)={\int }_0^t({\stackrel{·}{u}}_0-{\int }_0^{\xi }\frac{A_0{E}_0}{m_b}{ϵ}_t(x_I,\tau )\mathrm{d\tau })\\ P\left(t\right)=A_0{E}_0{ϵ}_t(x_I,t)\end{array},\mathrm{d\xi }---\left(1\right)$得到被测试件的压入力、压入速度和压入位移时程，上述关系式(1)中，P表示弹丸压入过程中的压入力、表示弹丸的压入速度，u表示弹丸的压入位移，A₀表示压杆的横截面面积，E₀表示压杆材料的杨氏模量，C₀表示压杆中的一维应力波波速，m_b表示弹丸的质量，ε_t(x_Ⅰ,t)表示被测试件与压杆接触端面处的应力波应变信号，x₁表示应变片至被测试件与压杆接触端面的距离。