[发明专利]一种消除SHPB试验中部分系统误差的方法

说明书

本发明属于冲击试验领域，具体涉及一种消除SHPB试验中部分系统误差的方法。包括如下步骤：(1)：考虑系统误差，在满足一维应力条件以及应力均匀条件的前提下建立空杆实验模型；(2)：空杆实验，入射波ε_i通过入射杆传播至接触面α，在α界面存在空杆实验反射波ε_r，再传播至透射杆形成空杆实验透射波ε_t，ε_i、ε_t的差值为系统误差的量值ε_e，ε_e＝ε_i‑ε_t，且系统误差的量值与反射波值相等，即ε_e＝|ε_r|＝ε_i‑ε_t；(3)：夹持实验中处理数据时，通过步骤(2)得到的ε_e对数据进行修正。该发明有效排除了SHPB实验中部分系统误差对实验数据的影响，提高了数据的准确性。

技术领域

本发明属于冲击试验领域，具体涉及一种消除SHPB试验中部分系统误差的方法。

背景技术

随着社会和经济的发展，带动了越来越多利国利民的重大工程的兴建。这些结构工程往往高大而复杂，承载了正常设计载荷的同时，还要具备承受极端的环境作用或一些偶然性的事故的能力，比如地震、火灾、爆炸、撞击等。这需要我们对这些结构工程材料(如金属、混凝土、岩石等)的力学性能尤其是动态力学性能有更全面的了解。霍普金森杆试验系统作为研究材料动态力学性能有效手段，近几十年得到了广泛的应用并成为研究材料的动态力学性能的重要手段，它主要研究材料在高应变率下的力学性能与行为。这种实验装置的结构比较简单，操作流程简洁，并且具有巧妙的测量方法，且容易控制加载应力波的波形。

材料的动态力学性能分为动态压缩和动态拉伸力学性能，自1960年Harding建立了分离式霍普金森压杆以来，分离式霍普金森压杆(SHPB)就成为了测试材料在高应变率下压缩力学性能的一种有效方法。分离式Hopkinson压杆实验装置也在实验技术的发展上得到了不断地改进，在霍普金森压杆试验数据处理中近似的将入射杆与透射杆之间应力波的传播视为同种材料内的应力波传播，但实际情况中入射杆和透射杆接触面并不理想，这就导致应力波在杆件间的传播存在一定的误差。

现有的SHPB实验数据基于一维应力假设与均匀性假设进行处理，采用二波法或三波法对原始数据直接进行处理，认为入射杆与透射杆间应力波无误差传播，从而忽视了原始的测量数据与试件真实应力情况存在的差别，使得通过分离式Hopkinson拉杆试验材料得到的动态力学性能与实际存在偏差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种消除SHPB试验中部分系统误差的方法，解决目前SHPB试验入射杆、透射杆应力传播存在系统误差的问题，对实验数据进行修正。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种消除SHPB试验中部分系统误差的方法，包括如下步骤：

步骤(1)：考虑系统误差，在满足一维应力条件以及应力均匀条件的前提下建立空杆实验模型；

步骤(2)：空杆实验，入射波ε_i通过入射杆传播至接触面α，在α界面存在空杆实验反射波ε_r，再传播至透射杆形成空杆实验透射波ε_t，ε_i、ε_t的差值为系统误差的量值ε_e，ε_e＝ε_i-ε_t，且系统误差的量值与反射波值相等，即ε_e＝|ε_r|＝ε_i-ε_t；

步骤(3)：夹持实验中处理数据时，通过步骤(2)得到的ε_e对数据进行修正。

进一步的，所述步骤(1)中的空杆实验模型左端为入射杆，右端为透射杆。