[发明专利]在SHPB劈裂拉伸试验中测定脆性材料拉伸弹模的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在SHPB劈裂拉伸试验中测定脆性材料拉伸弹模的方法。

技术背景

脆性材料的拉伸模量是一个很重要的试验参数。目前已经有用于测定静态或准静态下(10^-1～10¹MPa/s)脆性材料拉伸模量的方法。在中高加载率(10⁵～10⁶MPa/s)下，可以用SHPB(Split Hopkinson Pressure Bar，霍布金森压力杆，简称SHPB)装置对试样进行冲击劈裂试验，并计算得到动态劈裂强度。但是对于该加载率下(10⁵～10⁶MPa/s)的动态拉伸模量，由于受目前的测试手段的限制，目前还没有形成比较规范的方法。

为了确定SHPB劈裂试验中试样的拉伸模量，很多研究者采用在圆盘中心垂直于加载方向的中心处贴应变片的方法，利用该应变片的测量值代替试样中心受拉区域的应变值，进而求解材料的拉伸模量。利用该方法有试验原理上的假设和操作上的简化和便利。但是在应变片粘贴过程中如何保证应变片正好贴在试样受拉区域的中心并且和受拉方向完全垂直，不容易做到，因此所得结果的精确性难以得到保证。为了克服上述不足，特提出一种在SHPB劈裂拉伸试验中测试脆性材料拉伸模量的新方法。

发明内容

本发明的目的是提出的一种在SHPB劈裂拉伸试验中测定脆性材料拉伸弹模的方法，该在SHPB劈裂拉伸试验中测定脆性材料拉伸弹模的方法易于实施，测量准确。

本发明的技术解决方案如下：

一种在SHPB劈裂拉伸试验中测定脆性材料拉伸弹模的方法，将圆柱型的试样安放于SHPB劈裂试验机上，沿试样的径向对试样施加冲击载荷，测量试样在应力加载过程中的位移量，按下式计算得到材料的动态拉伸模量E_dt：其中E_dt为动态拉伸模量，P(t)_max为冲击载荷P(t)的最大值，L为试样长度，D为试样直径，μ为试样材料的泊松比，Δu_t为试样破坏时垂直加载方向上试样中心直径长度的破坏位移。

所述的冲击载荷P(t)的计算方法为：

(t)=EA[ϵI(t)+ϵR(t)+ϵT(t)]2;]]>

其中，ε_I(t)为入射应力脉冲，ε_R(t)为反射应力脉冲，ε_T(t)为透射应力脉冲；E为SHPB杆的弹性模量，A为SHPB杆的圆形横截面积(m²)。

应力脉冲没有单位，SHPB系统自带测定这三个脉冲，已经是成熟的技术。

破坏位移Δu_t的计算方法为：Δu_t＝KΔu_L，其中Δu_L为试样劈裂破坏时平行加载方向上试样中心直径长度的破坏位移；t为劈裂破坏时间(μs)，即根据冲击载荷P(t)的形式计算从开始冲击到P(t)_max的总时间；C₀为SHPB弹性杆中的波速。

SHPB系统中会自带C₀具体值。