[发明专利]一种动态断裂力学实验的电测-焦散线实验系统及方法

权利要求书

1.用于动态断裂力学实验的电测-焦散线实验系统，其特征在于，包括激光光源(1)、扩束镜(2)、凸透镜A(3)、凸透镜B(4)、高速摄影机(5)、电脑(6)、实验加载台(7)、冲击头(8)、试件(9)、超动态应变仪(10)、数据采集仪(11)、桥盒、信号线、屏蔽线、应变片；其中，数据采集仪(11)位于超动态应变仪(10)内部，冲击头(8)位于实验加载台(7)中。

2.根据权利要求1所述的实验系统，其特征在于，实验开始前，根据实验需要通过电脑(6)设置试件(9)上某一应变片为触发应变片，冲击头(8)击中试件(9)后，触发应变片发生应变，产生触发信号，通过屏蔽线传递到桥盒，再通过信号线传递到超动态应变仪(10)，超动态应变仪(10)开始采集电测数据并存储于数据采集仪(11)中。超动态应变仪(11)接到触发信号的同时，通过信号线传递触发信号到高速摄影机(5)，高速摄影机(5)接到触发信号开始采集焦散线实验数据。从而实现电测法和动态焦散线法的同步测试和两种实验方法的数据同步采集记录。

3.根据权利要求1所述的实验系统，其特征在于，通过改变冲击头(8)的重量和下落高度，能够改变冲击头(8)对试件(9)施加冲击荷载的大小和速率。

4.根据权利要求1所述的实验系统，其特征在于，可在试件(9)上粘贴多个应变片，采集多组电测数据。

5.根据权利要求1所述的实验系统，其特征在于，可通过改变试件(9)中预制裂纹的数量等方式，在试件(9)中产生一条或多条运动裂纹进行研究。

6.根据权利要求1所述的实验系统，其特征在于，可将实验加载台(7)上的冲击头(8)更换为伺服液压机，对试件(9)施加准静态荷载，使系统在不同加载率下具有更广泛的应用价值。

7.根据权利要求1所述的实验系统，其特征在于，超动态应变仪(10)具有多个通道，可连接多个桥盒。从而采集多个应变片的数据。

8.根据权利要求1-7任一所述的用于动态断裂力学实验的电测-焦散线混合实验系统研究运动裂纹扩展机理的方法，其特征在于，包括以下步骤：

首先，根据实验需要在试件(9)上粘贴应变片。如果应变片粘贴不合格，如粘贴位置距实验时的裂纹扩展轨迹过远或过近、粘贴朝向角偏差过大、胶粘剂涂覆过多或不足，都会造成电测结果失真。所以在试件(9)上粘贴应变片时，先准确测量并确定贴放位置，做好标记后粘贴。粘贴前，应以浸湿酒精的脱脂棉对试件表面进行清洁。用502胶水涂覆应变片粘贴面，贴放后用聚乙烯保鲜薄膜覆盖，用手指按压挤出气泡，持续30s即可粘牢。胶粘剂不宜过多，以免影响焦散线实验效果。粘贴应变片后，将试件(9)固定于实验加载台(7)上。

其次，调试焦散线光路系统。保证激光光源(1)、扩束镜(2)、凸透镜A(3)、试件(9)、凸透镜B(4)、高速摄影机(5)位于同一条水平直线上。扩束镜(2)位于凸透镜A(3)的焦点处，高速摄影机(5)的镜头位于凸透镜B(4)的焦点处，调整高速摄影机(5)的焦距，使高速摄影机(5)对焦到焦散斑的成像平面上。用信号线连接高速摄影机(5)和电脑(6)。

再次，连接电测系统。用屏蔽线连接桥盒和试件(9)上的应变片，用信号线连接桥盒和超动态应变仪(10)，用信号线连接超动态应变仪(10)和电脑(6)，用信号线连接超动态应变仪(10)和高速摄影机(5)。

然后，利用电脑(6)设置某一应变片为触发应变片，并设置超动态应变仪(10)和高速摄影机(5)为待触发状态。

最后，使冲击头(8)下落，对试件(9)施加荷载，在试件(9)中产生运动裂纹，系统自动同步采集记录电测实验数据和焦散线实验数据。