[发明专利]一种非晶合金的动态力学性能测试装置及方法

权利要求书

1.一种非晶合金的动态力学性能测试方法，其特征在于，所述方法应用于非晶合金的动态力学性能测试装置；非晶合金的动态力学性能测试装置，包括：加载杆、缓冲装置、样品、应变片、紫铜片、超动态应变仪以及计算机数据采集系统；

所述加载杆包括同轴依次设置的撞击杆、入射杆、透射杆和吸收杆；所述缓冲装置设置在靠近所述吸收杆的一端；所述入射杆靠近所述撞击杆的端面中心粘贴有所述紫铜片；所述入射杆和所述透射杆的中间位置粘贴有所述应变片；所述样品放置在所述入射杆和所述透射杆之间；当所述撞击杆撞击所述入射杆时，所述样品发生形变，所述应变片以及所述超动态应变仪对采集到的入射波、反射波和透射波进行转化并发送至所述计算机数据采集系统；所述计算机数据采集系统将转化后的数据记录并保存为数据文件；所述数据文件为电压-时间数据点；所述计算机数据采集系统还用于对所述数据文件进行处理，得到所述样品的应力和应变；

所述紫铜片的直径与所述加载杆的直径之比为0.25～0.5；所述紫铜片的厚度与所述紫铜片的直径之比为0.125～0.5；通过改变紫铜片的直径和厚度可改变样品的应变率；

所述样品下方设置有回收装置，所述回收装置用于回收试验后的样品；

所述样品的四周设置有限位环，所述限位环的材质为马氏体时效钢，所述限位环的外径与所述加载杆的直径相同，所述限位环的内径大于所述样品的直径的两倍，所述限位环的高度与所述样品的高度之比为0.9～0.95；

所述方法包括：

采集样品发生形变后的入射波、反射波和透射波；

对所述入射波、所述反射波和所述透射波进行转化并存储为数据文件；所述数据文件为电压-时间数据点；

对所述数据文件处理得到应变-时间和应力-时间曲线；

基于所述应变-时间和所述应力-时间曲线，得到应力-应变曲线；

基于所述应力-应变曲线得到所述样品的性能测试数据；所述性能测试数据包括应力和应变；

对所述性能测试数据的有效性进行验证；

所述对所述性能测试数据的有效性进行验证，具体包括：

验证所述样品是否满足动态应力平衡状态、恒应变率下均匀变形及最小弥散效应的要求；

若满足，则判断所述样品的性能测试数据有效；

所述对所述性能测试数据的有效性进行验证，具体包括：

验证所述样品是否满足动态应力平衡状态、恒应变率下均匀变形及最小弥散效应的要求；

若满足，则判断所述样品的性能测试数据有效；

满足动态应力平衡状态要求的极限应变率为：

其中，是满足动态应力平衡状态要求的极限应变率，ε_f是样品的断裂应变；C_s是样品的纵波波速；α指应力波在样品内往复反射的次数；L_s是样品的长度满足恒应变率下均匀变形要求的恒应变率上限为：

其中，是满足恒应变率下均匀变形要求的恒应变率上限，ρ_s、A_s、C_s、L_s分别是样品的密度、横截面积、纵波波速和初始长度；ρ、A、C分别是杆的密度、横截面积和纵波波速；η＝0.9；

满足最小弥散效应要求的极限应变率为：

其中，是满足最小弥散效应要求的极限应变率，C是杆的纵波波速，R是杆的半径，ν是杆的泊松比，ε_f是样品的断裂应变。

2.根据权利要求1所述的非晶合金的动态力学性能测试方法，其特征在于，所述样品两侧设置有垫块；所述垫块的材质为马氏体时效钢，所述垫块的直径与所述加载杆的直径相同，所述垫块的高度大于所述样品的高度。

3.根据权利要求2所述的非晶合金的动态力学性能测试方法，其特征在于，所述垫块与所述样品的接触面均涂有润滑剂。

4.根据权利要求1所述的非晶合金的动态力学性能测试方法，其特征在于，所述加载杆由55CrSi钢制成，直径为16mm。

5.根据权利要求1所述的非晶合金的动态力学性能测试方法，其特征在于，所述入射杆、所述透射杆和所述吸收杆的长度为1000mm，所述撞击杆的长度为200mm。