[发明专利]微型试件冲击加载与动态力学性能测量系统及方法

权利要求书

1.一种微型试件冲击加载与动态力学性能测量系统，用于对微型试件的动态性能进行测量，其特征在于，该系统包括：电磁脉冲发射装置、分离式霍普金森拉杆装置、应力应变测试装置、高速显微二维变形测量装置以及数据分析装置；其中，

所述电磁脉冲发射装置，与所述分离式霍普金森拉杆装置相连，用于利用电磁脉冲发射技术为该系统提供动力，使安装在所述电磁脉冲发射装置上的发射管内的子弹获得瞬间加速，并高速发射出去；

所述分离式霍普金森拉杆装置，与所述电磁脉冲发射装置、应力应变测试装置和高速显微二维变形测量装置相连，用于将所述子弹撞击后产生的拉伸应力波传递给所述微型试件，产生对微型试件的冲击加载；

所述应力应变测试装置，与所述分离式霍普金森拉杆装置和数据分析装置相连接，用于记录所述分离式霍普金森拉杆装置上输入杆和输出杆的应变数据，并将该应变数据发送给所述数据分析装置；

所述高速显微二维变形测量装置，与所述数据分析装置相连，用于采集放大的所述微型试件的表面动态变形图像，并将该表面动态变形图像保存到所述数据分析装置中；

所述数据分析装置，与所述应力应变测试装置和高速显微二维变形测量装置相连，用于接收所述应力应变测试装置发送的应变数据，分析并获得所述微型试件受到不同应变率冲击加载时的应力应变曲线；还用于分析所述微型试件的表面动态变形图像，并获得所述微型试件动态冲击加载过程中的二维位移场以及应变场分布。

2.如权利要求1所述的微型试件冲击加载与动态力学性能测量系统，其特征在于，该系统还包括：光学测速装置，该光学测速装置与所述电磁脉冲发射装置和数据分析装置相连接，并设置在所述电磁脉冲发射装置上发射管的端口，用于标定所述子弹在所述电磁脉冲发射装置的发射管中不同位置的发射速度发送给所述数据分析装置。

3.如权利要求2所述的微型试件冲击加载与动态力学性能测量系统，其特征在于，所述光学测速装置包括：光敏组件、控制电路和显示电路；其中，

所述光敏组件，与所述控制电路和电磁脉冲发射装置相连接，该光敏组件包括：光源发射器和光敏电阻，所述光源发射器设置在所述电磁脉冲发射装置上发射管的端口，用于所述电磁脉冲发射装置的子弹穿过设置在发射管的端口处的所述光源发射器发出的平行光源到所述光敏电阻时，所述光敏电阻的阻值发生变化，并产生信号存储在所述控制电路中；

所述控制电路，与所述光敏组件、显示电路和数据分析装置相连接，用于对产生信号进行处理、计算，并输出给所述显示电路和数据分析装置；

所述显示电路，与所述控制电路相连接，用于显示所述控制电路输出的内容。

4.如权利要求1至3中任一所述的微型试件冲击加载与动态力学性能测量系统，其特征在于，所述电磁脉冲发射装置包括：电磁线圈组、定向充电二极管组、发射管、电容器组、六维调节支架和电磁屏蔽器；其中，所述定向充电二极管组和电容器组构成储能电路；所述储能电路与电磁线圈组相连接，通过所述电磁线圈组将电能转换为瞬间磁能对所述子弹做功，使所述子弹获得瞬间加速而高速发射出去，所述六维调节支架与所述电磁线圈组和发射管相连接，使该电磁线圈组和发射管完全固定，所述电磁屏蔽器置于所述电磁线圈组外围。

5.如权利要求4所述的微型试件冲击加载与动态力学性能测量系统，其特征在于，所述应力应变测试装置包括：四个半导体应变片、超动态应变仪、数据线和高速采集仪；所述四个半导体应变片粘贴于所述分离式霍普金森拉杆装置的输入杆和输出杆表面，且所述输入杆和输出杆表面上各对称布置两个半导体应变片，所述超动态应变仪与所述半导体应变片通过所述数据线电桥相连，所述超动态应变仪对所述半导体应变片上获得应变数据进行记录，并通过所述高速采集仪将记录的该应变数据传送给所述数据分析装置。

6.如权利要求5所述的微型试件冲击加载与动态力学性能测量系统，其特征在于，所述分离式霍普金森拉杆装置包括：输入杆、凸台、输出杆、缓冲块、子弹、底座导轨和四维调节支架；其中，所述输入杆和输出杆各有一端面开有一通槽；所述输入杆通过螺纹连接所述凸台；所述四维调节支架与所述输入杆和输出杆相连接，并将其固定在所述底座导轨上；所述缓冲块固定在所述底座导轨上，且该缓冲块上有一通孔与所述输入杆和输出杆的轴线重合。