[发明专利]一种准三维材料动态力学特性的测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种材料的力学特性，尤其涉及一种准三维材料动态力学特性的测量方法。

背景技术

岩石、混凝土等工程材料，它们的力学行为受其应力状态的明显影响。对这一类工程材料的力学行为的描述及建模迄今为止尚未得到很好的解决，而在动态加载条件下，该状况更为严重。从工程应用的角度，岩石、混凝土等工程材料在受到动态载荷如低、高速撞击、爆炸冲击等作用下，加载的局部性及材料在各方向受内部约束作用均为其常态，故研究其在有约束或三维应力状态下力学行为尤为重要。

霍普金森压杆是普遍采用的用来研究材料动态力学特性的实验手段，但是它只能作为一维应力状态下的材料实验，为了实现三维应力状态下的实验，通常采用对试件加入侧向约束的所谓被动围压技术，但更好的方法是采用液压装置对试件施加可控的围压作用，从而获得更为详尽的准三维应力状态下岩石、混凝土等工程材料的力学特性；一般围压装置是在霍普金森压杆上增设一个液压腔来实现，但是为避免由于轴向压力作用造成压杆被挤出，必需采用与压杆相近或相等杆径的试件，这样可以测得的实验应变率受到极大地限制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可以测得试件比较完整且准确的实验应变率的准三维材料动态力学特性的测量方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种准三维材料动态力学特性的测量方法，它包括以下步骤：

(1)、在入射杆的前端一体同轴设置第一定位圆台，在透射杆的前端一体同轴设置与第一定位圆台直径相等的第二定位圆台，在第二定位圆台的后端部一体同轴设置直径大于第二定位圆台直径的第三定位圆台；

(2)、在第一壳体内设置第一压力腔，并在第一壳体上设置第一通孔使其与第一压力腔相互连通，然后将入射杆的前端同轴滑动伸入第一压力腔的一端，并使入射杆上的第一定位圆台轴向顶接在第一壳体内，第一定位圆台与第一壳体之间用密封圈轴向密封，同时将透射杆的前端同轴滑动伸入第二壳体内，然后在第三定位圆台的后端面与第二壳体之间设置环形的第二压力腔，并在第二壳体上设置第二通孔使其与第二压力腔相互连通，在第三定位圆台的前端面与第二壳体之间设置与外界相通的泄压孔，第三定位圆台和透射杆与第二壳体之间分别用密封圈轴向密封，接着在第一定位圆台与第二定位圆台之间放入被测试件，并将第二定位圆台滑动伸入第一压力腔的另一端将被测试件夹紧，并用密封圈将第二定位圆台和第一壳体之间轴向密封，然后将第一壳体和第二壳体紧密固定连接；

(3)、在入射杆上设置第一应变片，在透射杆上设置有第二应变片，并将第一应变片和第二应变片分别与超动态应变仪连接；

(4)、在第一压力腔中注入液压油，使其充满被测试件的周围，然后在第二压力腔中注入液压油，使第二压力腔对第三定位圆台的端面产生的轴向压力与第一压力腔对第二定位圆台的端面产生的轴向压力相互平衡；

(5)、用撞击杆撞击入射杆的端部，并根据第一应变片和第二应变片测得的应变计算得出被测试件的动态应力应变曲线。

所述的第(1)、(2)步骤中，所述的入射杆、所述的透射杆、所述的第一壳体和所述的第二壳体四者的材料的屈服应力大于600MPa，装置中各组成部件的尺寸取值满足下列条件：