[发明专利]一种复合材料板中低应变率拉伸实验装置

说明书

本发明属于材料动态力学性能领域，并具体公开了一种复合材料板中低应变率拉伸实验装置。包括固定框架模块和移动框架模块，所述固定框架模块包括定位导管、框架基座、拉伸底板、拉伸顶板、第一橡胶环、第一压力测量单元、第二压力测量单元以及夹具，所述移动框架模块可活动的穿过所述拉伸顶板，其在冲击力的作用下对所述拉伸底板施加冲击力，从而实现对待测复合材料板的拉伸。本发明利用第一压力测量单元和第二压力测量单元得到的压力信号以及应变片得到的应变信号，输出复合材料板受拉过程中的中低应变加载下的应力应变曲线，从而实现复合材料板应变率范围在0⁰/s～10²/s的中低应变率的实验测量，结构简单、测量成本低。

技术领域

本发明属于材料动态力学性能领域，更具体地，涉及一种复合材料板中低应变率拉伸实验装置。

背景技术

在实际应用中，由高速碰撞、侵彻和爆炸等原因形成的动态载荷对材料和结构的力学行为会造成与静态载荷下明显不同的结果，尤其是对应变率敏感的材料，诸如大部分钢材、聚合物材料和纤维增强复合材料等。

为了研究材料的应变率效应，目前绝大部分的实验研究所涉及的应变率范围分别在10^-4/s～10^-1/s和10²/s～10⁴/s这两个范围内，即分别通过材料实验机和分离式Hopkinson杆为主的准静态加载和动态中高应变率加载所获取的结果。而处于这二者之间的10⁰/s～10²/s的中低应变率的实验研究相对比较匮乏，主要原因则是由于实验测试的困难。通过HTM高速加载实验机可以实现中低应变率的加载，但是实验费用昂贵。专利CN105300799B公开了一种准静态单轴压缩实验方法及装置，其通过在试件上单面开凹槽，仅需要在试件的背面进行侧向支撑，开槽面裸露在外，利用弯矩和由背抗弯板在凹槽部所施加的法向力之间力矩平衡的机制来抑制试件的屈曲，可应用多种应变测量方法。但是该专利在测量过程中，由于试件开有凹槽，因此需要相应的设置抗弯曲的部件来制来抑制试件的屈曲，在测量过程中，相应的对待测的板材具有形状要求，同时测量过程中，冲击力不能得到较好的传递，即其也无法实现应变率范围在0⁰/s～10²/s的中低应变率的实验测量。

因此，本领域亟待提出一种结构简单、测量成本低、适应应变率范围在0⁰/s～10²/s的中低应变率的拉伸实验装置。

发明内容

针对现有技术的上述缺点和/或改进需求，本发明提供了一种复合材料板中低应变率拉伸实验装置，其中结合复合材料板自身的特征及其材料的应变率效应测试的工艺特点，相应能够实现复合材料板应变率范围在0⁰/s～10²/s的中低应变率的实验测量；此外，本发明还通过对拉伸实验装置的具体设备及其关键组件如固定框架模块、移动框架模块、定位导管、框架基座、拉伸底板、拉伸顶板、第一橡胶环、第一压力测量单元、第二压力测量单元、及夹具以及应变片的结构及其设置方式进行改进，相应的能够利用移动框架模块受到的冲击力对固定框架模块施加冲击力，通过自由端反射，使得该冲击力在固定框架模块形成拉伸应力波，并结合第一压力测量单元和第二压力测量单元在该拉伸应力波及惯性作用下受到挤压后输出的压力信号以及应变片得到的应变信号，从而获取复合材料板加载下的应力应变曲线，实现复合材料板在应变率范围0⁰/s～10²/s的中低应变率的实验测量。

为实现上述目的，本发明提出了一种复合材料板中低应变率拉伸实验装置，包括固定框架模块和移动框架模块，其中，