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《霍普金森压杆实验技术简史与软材料的SHPB实验设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
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3、0015-05软材料的SHPB实验设计123卢芳云,W.Chen,D.J.Frew(1.国防科技大学理学院,湖南长沙410073;2.AME,TheUniversityofArizona,Tucson,AZ85721-01190,USA;3.USAEWaterwaysExperimentStation,Vicksburg,MS39180-6199,USA)摘要:通过对SHPB实验中加载波波形进行控制设计,实现软材料试样在加载过程中的应力平衡和常应变率加载,从而保证SHPB实验的前提条件。采用这种方法研究了两种材料的高应变率
4、本构,实验结果表明:设计的方法是行之有效的。关键词:软材料;SHPB实验;加载波整形中图分类号:TB301文献标识码:A1引言近年来,材料科学的兴起和不断发展,使一大批新型工程材料不断涌现出来。其中,软材料或低波阻抗材料作为一种新型的缓冲吸能材料,越来越受到航空、航天、军事防护、包装运输,甚至战斗部设计等各领域的重视,被广泛应用于易损物品的缓冲包装、重要设备的防护及结构物内部填充,甚至复合材料的构造中。因此,研究这类材料在各种冲击载荷下的力学行为已成为有关设计部门日益关注的问题。许多材料的本构行为是应变率相关的(即材料在高
5、应变率动载下的响应行为与其静态加载条件下的行为大不相同),软材料尤其如此。准确获得材料在不同加载条件下的本构特性,是合理进行工程设计的基础,也为当今日益兴旺的计算机仿真提供正确的材料模型和可靠的材料数据。[1]分离式Hopkinson压杆(SHPB)技术自1949年发明至今已有50多年,已成为测量材料中高应变率本构行为的一项经典技术。然而,由于软材料的低模量和低强度特点,使得运用传统的Hopkinson杆技术不能获得有效可用的实验结果。原因有二:第一,在加载过程中难以保证试样中的力平衡或变形均匀[2]性,而这是Hopkin
6、son杆实验的前提之一;第二,应力信号微弱,使得真实信号的误差很大。意识到这两个问题的研究人员,目前主要考虑两类解决途径:第一,从实验技术上改进,使实验过程满足Hopkin-son杆实验的前提条件;第二,在数据处理上修正误差。针对应力信号较弱的问题,常常采用降低输出杆[3][4]的波阻抗,如采用铝杆、粘弹性杆和空心杆作为输出杆的方法,或采用高灵敏度石英晶体测试的方[5][6]法,来提高信号的信噪比;针对信号失真的问题,或采用数据处理的解耦方法来修正数据误差,或考[7]虑波传播的弥散效应进行理论分析对信号加以修正,使之较准确
7、地反映材料的本性。从我们的经验来看,欲使软材料的SHPB实验能获得有效的实验数据,改进实验技术使之满足其前提条件应该是一个首选的研究途径。因为,数据处理过程可以修正信号失真,但不能改善实验条件。我们采用输入波整形技术,通过调整加载波形,使试样加载过程中达到应力平衡可变形均匀化,并实现常应变率加载,进行实时监测。实验结果表明,运用这种方法,大多数软材料在实验过程中能获得常应变率加载下的均匀变形,保证了SHPB实验的前提条件,从而保证了实验结果的有效可用。文中给出了两种软材料的实验本构曲线和试样在实验过程中受力平衡的监测情况。
8、与此同时,一维应力波传播是SHPB实验技术的另一前提。对于软材料,采取合理的试样设计原则收稿日期:2000-11-30; 修回日期:2001-06-20作者简介:卢芳云(1963— ),女,博士,教授。万试屋–材料测试论文分享小站blog.163.com/test_house16爆炸与冲击第22卷也是实
