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1、珍妊年1月兵器材料科学与工程第n期(总第122期)卜霍普金森压杆技术中国科学技术大学胡时胜【摘要】本文简单介绍了分离式HoPkin、“n压杆实验及它的推广应技术以_一、重:凡昔讨论了在这一实验中庆遇到的儿个问题压杆的弥散效应试件的惯的的以嘿者蹂添黑掇履霭舔嘿翁默及、1前言_麟黔{黔戮履淤履戴{骂嚣、。戴,十几个户仅兵器工业系统就有五六个然而在这一实验技术发展过程中也出现了,,问题主要表现为实验结果的分散性数据分析的随意性以及各使用单位的不统一,这些向题的出现已这“按步推广甘下面合我们的研究工作简铆盯
2、。种粉毗要介绍一下sHPB实验技术ZsHPB实验装置,缺霆瓮黔翼鬓腮豁露磊{篡巍努濡黔套嘿皿鼻材料在冲击载荷作瘾卞的关衅砂一。‘一_一典型的sHPB装置及其数据采集处理系从。统如图1所示当枪膛内的子弹(打击杆)、,在杆以某一速度撞击输入杆时内产生一个粼藻翠鬓:)图ISHPB装置简图。基础上的一个是一维假定(又称平面假1990年班月12日收到稿件1990年兵器材料动态力学专业委员会成立大合暨学术研讨会论文尸一叨,,。,定)另一个是均匀假定根据一维假定我们可直接利用一维应力被理论确定试件材、--一_t。
3、。料的应变率返()应变(t)和应力(t)一C咨(t)它。a:二蹂(民一一)’。;。:。(t)一(一一。dt共仁(1)FO少O·t“(户(力责枷爪。、,、进而可得到试件材料的动态应力应变关系式中的应力应变均以压为正EC和A分别为压杆的弹性模量、波速和横截面积,A石和心分别为试件的初始横截面积和长度。根一,。:。,,据均匀假定可为价+二代入(1)式后则可得到更简单的形式一2C一万可氏夕口。t=。e:2()dt()0A_。t气,:..()二七eA石有。关装置的详细讨论可参阅文献〔刘淮蒸蒸蒸⋯薰翼。川山渭八
4、。TK少声‘“畏以创以。~一芍一书卜飞扮一二尸而卜应交x工O刁ab不同应变率和温度下一原始波形一一r;一今一入射波;。一反射波透射波的应力应变曲线一一图2铀合金的原始波形及其应力应变曲线一一--一~曰..‘...呱目.,卖验避开了这一难题通过测杆上的应变来反推试件材料的应力应变关慕因此是郭一求:输澎躁⋯纂念掣军臀飞等箭攀,’,,3,10资、10州秒如图3a所示“对于高聚物材料这种转折约为10竺~10/秒如图3b所。,示咭,利用这一优点我们原则上可根据准静态数据和5HPB数据推算出中应变率范。,围(1
5、。。~10竺/秒)的应力应变关系从这个意义上说5HPB试验可替代中应变率试。,,。验事实上国外很少有中应变率试验的报导国内还没人做这方面的工作aP‘、(M)拓0白,l七趁e,007604020一_,一)eoo己荟临一或e二003少.⋯。‘吞匙丛袄场02一一山‘任吮竺二亡二二二二二二‘,一一于一-已二0‘尸一—01_字=井于三士立立二二二弓白必护-一‘,卜,一~一一一于甲钾呻尸竺立二苏二二二二‘沙州’奋一.一曰~一~心尸目~~口一一全闷~~‘‘么,山-曰升一一产双不不i.一一.一丫。0飞-一—一=02
6、烹二万万}一,卜,1绝一1_义一01二0王夕10月丫(1/,)!名a一贫化铀b一聚碳酸醋图「一3流动应力应变曲线。,J3)加载波形易测易控制在冲击条件下载荷性质不同予准静态情况主要表现艘褂雌赞{3SHPB的推广应用多年来,我们除侧量了试件材料的应力应变关系外,还升展了其它多方面的实验研3.1长试件陇,,与常规斌验不同这里采用的试件长度已超过了子弹的长度因此均匀假定早已失。,为确定试件材料的应力“效法应变关系我们利用了一种新的方法Lagrang分析方,‘l。“一,试验方案如图4所示盆目前L“9rang
7、分析方法在平板撞击试验中用得较多在SHPB试验中还未见报道,在使用中尚有不少何题有待解决。-3.2冲击拉伸试验,。为了能在s班PB装置上进行冲击拉伸试验人们曾提出了多种改进方案我们采用。的是Nicholas(1980年)l;提出的试验方案(参见图。)图6给出了我们所做的铀合一42一」’、斗d十广输出杆试件输人朴器⋯岁戳_-一亡斗、、、!ae一图4Lg‘ang分析方法的试验方案图5拉伸式HOpkinson实验装置与幼火_“分昌‘。蒸侧丘冷6应变火1沙:ab一一原始波形一冲击拉伸下的应力应变曲线,。:;
8、。,。;反射波一入射波一一透射波:·图一6铀合金冲击拉伸试验的原始波形及其冲击拉伸应力应变曲线应试验方缺点是霖翼黑蓄馥霎靡墓翼柔撬黑翼竺她螂钞匙j东3动态三点弯曲试验、盟豁露韶纂炸簇黑霜黯黔裂喜纂嚎轰粼蹂鼻支标片试件子弹入射杆~,7巨兰/乞厅-._波形存贮器超动态应变仪图7动态断裂试验装置一43一--...‘..滋硫闻翩脚,,枷城测速尤源。.l壶厂枯仁少芳泣万一图8动态屈曲试验方案_的脉冲波形,又由于这套装置的加载过程远打击杆输入杆电诊1应变片试件(把淤)比盯py冲击
