[发明专利]测量材料动态变形及失效特性的方法及其系统

说明书

本申请公开一种测量材料动态变形及失效特性的方法及其系统，其中所述方法包括：提供霍普金森杆，使用所述霍普金森杆对带狭槽的压剪试样进行加载，得到所述试样的应力信息，根据所述试样的应力信息确定加载过程中剪切区域所遭受的载荷；提供测温装置，在加载过程中使用所述测温装置测量所述试样的温度信息；提供摄像装置，在加载过程中使用所述摄像装置采集所述试样的形变信息；根据剪切区域所遭受的载荷建立载荷与时间之间的关联关系，根据所述试样的温度信息建立温度与时间之间的关联关系，根据所述试样的形变信息建立应变与时间之间的关联关系。通过本申请能够同时获取动态加载过程中准确的材料动态变形及失效特性数据。

技术领域

本发明涉及冲击动力学和实验力学技术领域，尤其涉及一种测量材料动态变形及失效特性的方法及其系统。

背景技术

在冲击载荷的作用下，金属材料往往出现变形局部化，伴随有绝热剪切带的产生，由此可能导致材料最终失效。对于材料在动态载荷下变形失稳的研究无论从基础科学角度还是工程应用角度都具有很强的研究价值。

在动态加载实验中，试样在非常短的时间历程内发生非常大的变形，尤其是当变形不均匀时，通过传统Hopkinson杆数据处理方法测得的应变信息并不准确，因此有必要提出改进的技术手段解决上述问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种测量材料动态变形及失效特性的方法及其系统，以解决现有技术存在的无法同时获取动态加载过程中准确的材料动态变形及失效特性数据的问题。

为了解决上述问题，根据本申请的一个方面提出一种测量材料动态变形及失效特性的方法，其包括：提供霍普金森杆，使用所述霍普金森杆对带狭槽的压剪试样进行加载，得到所述试样的应力信息，根据所述试样的应力信息确定加载过程中剪切区域所遭受的载荷；提供测温装置，在加载过程中使用所述测温装置测量所述试样的温度信息；提供摄像装置，在加载过程中使用所述摄像装置采集所述试样的形变信息；根据剪切区域所遭受的载荷建立载荷与时间之间的关联关系，根据所述试样的温度信息建立温度与时间之间的关联关系，根据所述试样的形变信息建立应变与时间之间的关联关系。

具体实施方案可包括下列各项中的一者或多者。

在对试样进行加载之前，所述方法还包括：调节所述霍普金森杆的撞击杆、入射杆以及透射杆，使三者的中心在一条直线上。

在对试样进行加载之前，所述方法还包括：对所述测温装置发射一激光束，该激光束用于模拟所述试样表面的红外光线，以完成对所述测温装置的调试；确定所述测温装置输出的电压信号与所述试样的表面温度之间的函数关系。

所述在加载过程中使用所述测温装置测量所述试样的温度变化，包括：设置所述测温装置与所述试样之间的距离为第一预定距离，设置所述测温装置与所述试样之间的高度为第一预定高度；所述测温装置记录所述试样的红外光线产生的电压信号，并根据测温装置输出的电压信号与所述试样的表面温度之间的函数关系将所述电压信号转换为温度值。

在对试样进行加载之前，所述方法还包括：提供遮蔽装置，使用所述遮蔽装置对所述试样和所述测温装置进行光线隔离，其中所述遮蔽装置采用不透光材料制作。

根据本申请的另一方面，还提出一种测量材料动态变形及失效特性的系统，其包括：带狭槽的压剪试样；霍普金森杆，用于对所述试样进行加载，得到所述试样的应力信息，根据所述试样的应力信息确定加载过程中剪切区域所遭受的载荷；测温装置，用于在所述霍普金森杆在对所述试样进行加载过程中，测量所述试样的温度信息；摄像装置，用于在所述霍普金森杆在对所述试样进行加载过程中，采集所述试样的形变信息；处理模块，根据剪切区域所遭受的载荷建立载荷与时间之间的关联关系，根据所述试样的温度信息建立温度与时间之间的关联关系，根据所述试样的形变信息建立应变与时间之间的关联关系。

具体实施方案可包括下列各项中的一者或多者。