[发明专利]一种材料大变形冲击压缩实验方法

说明书

本发明公开了一种材料大变形冲击压缩实验方法，特点是在透射杆的右端面固定连接支承块，在透射杆的左端面固定被测试件，被测试件与透射杆的左端面紧密接触，然后在透射杆靠近左端的外表面上固定两片沿轴向中心面对称的应变片，再选取材质、长度、直径均与透射杆相同的撞击杆，并调整使撞击杆、被测试件、透射杆三者同轴，然后发射撞击杆，固定在透射杆上的两个应变片测得透射杆上的应变信号，将所测得的透射杆的应变信号代入关系式处理后，得到试件在实验中的轴向工程应力、工程应变和工程应变率时程曲线；优点是实现了持续稳定的实验应变率；且在与传统霍普金森压杆实验同样最大应变下，本方法的应变率可达到10S^‑1量级。

技术领域

本发明涉及一种用于测试材料动态性能的实验方法，尤其涉及一种材料大变形冲击压缩实验方法。

背景技术

工程材料在动态加载条件下的的力学特性通常采用应变率相关的本构方程来描述，材料的动态力学特性的差异则通过其本构参数来体现，而材料的应变率相关的本构参数无法用理论分析的方式得到而必需通过材料动态加载实验来确定。

分离式霍普金森压杆或Kolsky杆是现今最为广泛使用并被认为有效的测试材料高应变率下力学特性的实验装置，可用来测试各种工程材料在10²～10⁴S^-1量级应变率范围内的动态应力－应变曲线。与其它测试技术相比，霍普金森压杆实验具有加载平稳可控、测试精度高、装置耐用可靠等优点。但是传统的霍普金森压杆在装置总长度有限的情况下，其只能在较高应变率下实现实验应变，而在10S^-1量级的应变率下不能或很难实现满足需要的试件变形。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可实现在10S^-1量级应变率下试件变形的材料大变形冲击压缩实验方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种材料大变形冲击压缩实验方法，包括以下具体步骤：

(1)、将透射杆水平固定，并在透射杆的右端面固定连接支承块，支承块的材料波阻抗大于等于透射杆的材料波阻抗，且支承块的横截面积大于等于透射杆横截面积的100倍，支承块的重量大于等于透射杆重量的50倍；

(2)、在透射杆的左端面固定被测试件，被测试件与透射杆的左端面紧密接触，且被测试件的横截面不超出透射杆的左端面；

(3)、在透射杆靠近左端的外表面上固定两片沿轴向中心面对称的应变片，应变片到透射杆左端面的距离大于等于2倍的透射杆直径、小于等于5倍的透射杆直径，然后将应变片与信号调理器电连接，将信号调理器与数字存储示波器电连接；

(4)、选取材质、长度、直径均与透射杆相同的撞击杆，并调整使撞击杆、被测试件、透射杆三者同轴，然后发射撞击杆，撞击杆撞击被测试件，固定在透射杆上的两个应变片测得透射杆上的应变信号ε_m(t)；

(5)、将所测得的透射杆的应变信号ε_m(t)代入以下关系式：