[发明专利]一种脆性材料动态泊松比测量方法

权利要求书

1.一种脆性材料动态泊松比测量方法，其特征在于，包括如下步骤，

S1试样制作

将待测材料制作成长方体或圆柱体试样，并在所述试样观测表面用散斑工具制作人工散斑场；

S2测量

将所述试样按SHPB水平冲击装置的操作要求夹持在所述SHPB水平冲击装置的入射杆和反射杆之间，加载方向平行于所述试样观测表面；在加载测试之前，基于双目立体视觉技术，使用标定板对两台高速相机进行标定和校正；然后利用所述SHPB水平冲击装置实时对所述试样实施冲击加载并输出动态应变信号给超动态应变采集装置；通过同步触发器控制所述超动态应变采集装置、两台所述高速相机实现同步触发，两台所述高速相机实时拍摄所述试样表面图像，并实时将所述高速相机拍摄的数字图像传输给数字图像接收装置；直至试样破坏，终止试验；

S3试样动态泊松比计算

基于一维波传播理论，对所述超动态应变采集装置得到的动态应变信号，分别按公式(1)和(2)计算，便可得到所述试样的动态应力和应变数据，以及相应的动态应力-应变曲线；

式中σ₁(t)，σ_R(t)和σ_T(t)分别为t时刻的入射应力，反射应力和透射应力；ρ_eC_e为弹性杆的波阻抗；L_s为所述试样的长度；A_e，A_s分别为弹性杆和试样的截面积；

观察所述试样的动态应力-应变曲线，根据公式(3)找出峰值应力前曲线斜率基本为常数的线弹性段范围，并确定所对应的弹性段时间(t_a,t_b)；再根据时间同步关系，可确定对应的弹性段起始到结束的数字图像范围(P_a,P_b)；

式中k为常数；t_b-t_a20μs；t_a、t_b∈(0,t_c)；其中，t_c为应力达到峰值时所对应的时间；

选取两台所述高速相机拍摄的第一帧图像作为基准图像，再将所拍摄到的弹性段范围内的数字图像(P_a,P_b)导入到3D-DIC分析与计算软件中，得到所述试样在弹性段起始和结束状态下X方向应变云图和Y方向应变云图，再利用3D-DIC分析与计算软件中自带的全场应变计算功能，计算出试样弹性段起始状态下，全场X方向平均应变e_x-a和Y方向平均应变e_y-a，同理测量出试样弹性段结束状态下，全场X方向平均应变e_x-b和Y方向平均应变e_y-b；所述X方向平行于加载方向；

最后，利用公式(4)计算出冲击载荷下试样的动态泊松比μ

2.根据权利要求1所述的脆性材料动态泊松比测量方法，其特征在于，在所述S1步骤中，所述试样的散斑颗粒尺寸大于或等于3倍像素。

3.根据权利要求1所述的脆性材料动态泊松比测量方法，其特征在于，在所述S2步骤中，所述加载速率为1～5m/s。

4.根据权利要求1所述的脆性材料动态泊松比测量方法，其特征在于，长方体试样的高宽比为h/w＝1-1.5:1，所述试样的高厚比为h/d＝2-5:1，其中h为所述试样平行于加载方向的高度，w为所述试样宽度，d为所述试样厚度，dwh≤67mm；所述试样的两个加载端面的平整度小于2％。

5.根据权利要求1所述的脆性材料动态泊松比测量方法，其特征在于，圆柱体试样的高径比h/D＝0.5-1:1，h为所述试样平行于加载方向的高度，D为所述试样直径，D≤75mm；加载方式为轴心加载。