[发明专利]一种工程拦阻材料的中低应变率动态力学性能实验方法

说明书

本发明提出了一种工程拦阻材料的中低应变率动态力学性能实验方法，基于该方法可获得EMAS在中低应变率加载下的力学特性，实验过程和实际工程应用中EMAS在机轮滚压下的失效模式类似，且可得到EMAS材料在弹性段、平台段以及压实段三个阶段完整的数据，因此，基于本发明获得的材料参数能更精确的表征EMAS材料的动态力学性能。

技术领域

本发明属于材料的动态力学性能测试与表征技术领域，涉及一种工程拦阻 材料的中低应变率动态力学性能实验方法。

背景技术

工程材料拦阻系统(Engineered Material Arresting System，简称EMAS)可 提供一种有效并切实可行的跑道安全区改进方法，在机场跑道末端的安全区域 内铺设EMAS，可降低飞机冲出跑道后的风险，最大限度的保护乘员和飞机的 安全。EMAS拦阻飞机的原理就是飞机冲出跑道后通过飞机起落架机轮滚压 EMAS材料吸收飞机的动能，使飞机在安全的前提下逐渐减速并最终停止在预 定的距离处。在机轮和EMAS材料作用过程中，EMAS材料受到滚压失效的过 程是动态破坏，其失效过程EMAS材料的应变率范围一般小于1000/s，属于典 型的中低应变率范围，其动态力学性能数据是进行EMAS设计必须的数据输入。

在动态载荷作用下，材料一般表现出一定应变率相关性，即随着加载应变 率的提高，材料的力学性能将表现出明显不同于准静态加载的情形，由于在不 同的应变率范围内，决定材料失效的物理机制也是不同的，需采用不同的实验 测试方法。对于EMAS系统在飞机起落架机轮的动态滚压失效而言，EMAS材 料不仅要被机轮压缩至失效，还要进一步被压缩成粉末，且直至粉末被压实， 因此，传统的动态压缩实验不能表征EMAS材料实际失效的物理过程。

发明内容

发明目的：

本发明提供了一种工程拦阻材料的中低应变率动态力学性能实验方法，用 于研究不同加载应变率对EMAS材料力学特性的影响规律，相较传统的动态压 缩实验相比，本发明提出的方法能更精确的表征EMAS材料实际的失效过程和 获取相应的材料参数。

技术方案：一种工程拦阻材料的中低应变率动态力学性能实验方法，其特 征在于，包括以下步骤：

步骤1：启动材料实验机，对实验机进行预热和系统调试，确保实验机正 常工作；

步骤2：根据测试需求，将专用的压头安装在实验机的作动杆上；

步骤3：调整实验机横梁高度，使压头和材料之间具有足够实现作动杆加 载到目标速度的初始行程；

步骤4：将EMAS单元体材料安装在压板上，并用围板对其四周进行围挡；

步骤5：设置实验测试参数及采集参数；

步骤6：启动实验机作动杆，在压头和EMAS材料接触前触发测试系统；

步骤7：压头加速到目标速度并压入EMAS单元体；

步骤8：对采集的载荷数据和压头行程数据存盘；

步骤9：分析实验数据，检查EMAS材料是否有裂纹产生；

步骤9：单次实验结束，清除EMAS单元体材料；

步骤10：回到步骤4，进行新的工况实验。

所述的压头在EMAS材料中的作用行程不低于材料原始高度的80％。

所述的压头在EMAS单元体的作用过程速度恒定。

有益效果