[实用新型]一种中低速应变率材料动态压缩和拉伸力学性能测试系统

说明书

本实用新型提供一种中低速应变率材料动态压缩和拉伸力学性能测试系统，属于力学性能测试领域。该系统包括冲击机构、压缩机械机构或；拉伸机械机构、信号采集装置和图像采集装置。本实用新型测试中低速应变率下材料动态力学性能的装置和方法，能够进行应变率为100/s以下的材料压缩和拉伸力学性能和断裂行为的测试，利用高速相机拍摄喷漆的试件被测试表面可以实时测试低应变加载时材料的变形及失效过程。本测试装置结构简单，成本低，测试精度和测试效率高，被测试材料种类广泛，所设计的试件能够实现中低速应变率下材料的压缩和拉伸动态力学性能测试。

技术领域

本实用新型属于力学性能测试领域，具体涉及一种中低速应变率材料动态压缩和拉伸力学性能测试系统，用于材料中低速应变率下压缩和拉伸力学性能以及捕获材料实时变形及失效行为的技术。

背景技术

加载速率和应力状态是影响材料变形和失效性为的重要因素。材料在动态加载作用下发生不同于静载荷下的力学行为，理解与掌握材料的动态力学性能对合理控制材料变形与失效，实现工程中应用的趋利避害具有重要意义，比如爆炸和撞击、地震、工程爆破、核爆炸及其防护、微陨石和雨雪冰沙对飞行器的高速撞击、高速加工等均涉及材料动态力学性能的研究。

利用力学性能试验机测试材料静态(或准静态)变形行为时可以适用普通数码相机追踪其变形过程，材料失效后通过测试试件伸长率及断面收缩率即可确定材料断裂应变等力学参数。

有时需要在中低速应变率下表征复合材料的性能，例如低于100/s。在现有的动态测试技术中，分离霍普金森压杆(SHPB)是最常用的高应变率特性的方法，例如从102/s到104/s。然而，它对低于100/s的应变率无效。一种高速液压试验机可以适用于低应变率的测试，如英斯特朗的VHS 8800(英特朗， Norwood，MA，美国)。然而，为了实现高速加载速率，快速响应需要大的气动容量。还需要一个有效的反馈系统来实现恒定的加载速率。因此，高速液压试验机变得非常昂贵，并且不能供一般工程师使用。在传统的落锤冲击试验仪 (DWIT)的基础上，本专利提出了一种造价便宜，适合于表征纤维复合材料应变率为100/s以内的动态特性测试技术。

实用新型内容

本实用新型的目的是为克服上述已有的材料动态力学性能测试装置价格昂贵、结构复杂和测试方法存在的不足，提供一种测试中低速应变率下材料动态力学性能的装置和方法，测试应变率为100/s以下，设计的材料力学性能测试试件能够实现压缩和拉伸加载，在被测试试件表面在试件被测试表面进行散斑喷涂，黑漆与白漆轮流喷涂，测试时利用高速摄像机追踪拍摄试件表面的油漆例子运动轨迹，通过粒子运动即可捕获被测试式样的高应变率变形和断裂行为。该装置和方法可以测试低应变率加载下材料的力学性能，测试精度和测试效率高，适用于塑性材料和脆性材料的动态力学性能测试。

本实用新型的技术方案：

一种中低速应变率材料动态压缩力学性能测试系统，所述的中低速应变率材料动态压缩力学性能测试系统包括冲击机构、压缩机械机构、信号采集装置和图像采集装置；

所述的冲击机构包括落锤机和控制台；

所述的信号采集装置包括信号采集卡和信号显示装置；

所述的图像采集装置包括高速摄像机和光源；