[发明专利]一种霍普金森压杆实验子弹速度的控制方法

说明书

技术领域

本发明属于材料动力学实验研究领域，具体涉及一种霍普金森压杆实验子弹速度的控制方法。

背景技术

霍普金森压杆实验装置是一种研究材料在冲击荷载作用下的动力学特性、状态方程以及物理、化学特性常用的冲击加载工具，也是研究材料在中高应变率条件下的力学性能的主要实验加载设备，其中子弹速度是影响材料中冲击状态或应力状态的重要参数之一，因此较为精确地控制子弹速度对于采用霍普金森压杆实验装置进行的冲击加载试验是十分必要和重要的。但是，由于子弹速度受到包括气压、温度等多方面环境因素的影响，导致在冲击加载实验过程中，即使是在相同的发射气压作用下，子弹速度依然会出现较大的离散性，不利于霍普金森压杆实验的统一性控制。目前大多数相关研究均是通过经验确定子弹速度与发射气压的大致关系，而且需要通过正式实验前的多次试打来稳定子弹速度，子弹速度不易控制，所得实验结果也不够精确，在一定程度上影响了实验的效率和有效性。

发明内容

为了克服现有技术中存在的霍普金森压杆实验中子弹速度无法准确控制的不足，本发明提出了一种霍普金森压杆实验子弹速度的控制方法。

本发明的具体过程如下：

步骤1，确定发射气包的发射气压P₁。

发射气包内气体气压为P₁，体积为V₁，发射气包内高压气体在阀门打开后作用在子弹上的气压为P₂，空气的绝热系数为r，子弹初始末端至发射气包靠近发射炮膛一端的距离为L₁，发射炮膛横截面积为A。则由气体绝热方程：

P₁V₁^r=P₂(V₁+AL₁)^r    （1）

将发射炮膛内原有气体对子弹的作用过程设定为等温变化过程，发射炮膛内原有气体的压强为标准大气压P₀。当子弹在高压气体作用下前进位移为x时，发射炮膛内原有气体的气压变为P₃，则有：

P₀AL₁=P₃A(L₁+x)    （2）

根据牛顿第二定律得：

P2A+P3A-P0A=Mdvdt=Mvdvdx---(3)]]>

联立上式求解得到子弹在发射炮膛内的位置与发射气压和速度之间的关系：