[发明专利]一种霍普金森压杆试样动态温度云图的获取方法

说明书

本发明提供了一种霍普金森压杆试样动态温度云图的获取方法，涉及霍普金森压杆试验技术领域。该霍普金森压杆试样动态温度云图的获取方法，应用霍普金森压杆系统、测温装置和计算机；所述方法包括如下步骤：步骤1、霍普金森压杆试验准备；步骤2、获取试样初始温度点阵；步骤3、霍普金森压杆试验并获取试样动态温度点阵；步骤4、获取试样动态温度云图。本发明的霍普金森压杆试样动态温度云图的获取方法，操作简单，结果可靠，可以在霍普金森压杆试验中，避免试样迸溅损失传感器，在10微秒的时间内精确获取试样受动态高冲击荷载过程的动态温度变化，获得较为精准的试样动态温度云图。

技术领域

本发明涉及霍普金森压杆试验技术领域，具体地说是涉及一种霍普金森压杆试样动态温度云图的获取方法。

背景技术

在地下工程领域，岩体常受到微震等冲击动载的影响，导致巷道失稳，造成经济损失和人员伤亡。因此需要对在动载时刻下岩体的抗冲效果进行研究，分离式霍普金森压杆就是一种可以获取岩体动态力学性能的设备。目前对岩体动态力学性能的研究已有很多，但是对岩体受动态荷载时，其内部的能量变化的研究较少，需要对岩体实验从微观到宏观进行整体分析，以增强对岩体的动态能量变化的认识，更好的应用到工程实际中，减小经济损失与安全问题。

动态冲击荷载由分离式霍普金森压杆系统加载在试样上时，系统中作用在试样上的能量被试样以多种能量的形式消耗掉，包括：试样压密裂隙消耗的能量，试样内部裂纹萌生与发育开裂的表面能，试样弹塑性形变积累的能量，以及试样受动态高冲击荷载时温度变化的能量等。在过往的研究中，一般将试样视作绝热体，即不与外界产生热交换，但是越来越多的研究表明，受冲击荷载时温度变化所产生的能量不能被忽视，因此对试样的温度变化也极为重要。

但是获取试样温度的变化存在一定难度，分离式霍普金森压杆系统的响应时间一般在10微秒到100微秒之间，作用时间极短，故温度变化的时间也极短。采用一般的测温仪器，其监测最小时差为500微秒，无法服务于分离式霍普金森压杆系统；采用接触式测温设备，因冲击荷载作用在试样上后，试样会崩裂，测温设备也会被损坏，故无法采用接触式的温度监测设备；采用理论计算的方法，仅可作为试验的验证，无法真正获得真实的表面温度变化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种霍普金森压杆试样动态温度云图的获取方法，以在霍普金森压杆试验中精确获取试样受动态高冲击荷载过程的动态温度云图。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术解决方案如下：

一种霍普金森压杆试样动态温度云图的获取方法，应用霍普金森压杆系统、测温装置和计算机；所述测温装置包括支撑座、壳体和温度感测单元；支撑座上设置所述壳体，所述壳体的一侧设置开口，开口处活动连接有挡板，所述挡板用于开、关所述开口，所述壳体的另一侧设置感测窗；所述温度感测单元包括感测座、光纤束和光电耦合器，所述感测座的下端设置感测口，所述感测座内设置所述光纤束和所述光电耦合器，所述光纤束由多根光纤成束布置，所述光纤束的一端位于所述感测口，所述光纤束的另一端连接所述光电耦合器；所述光电耦合器经信号线缆连接所述计算机；

所述方法包括如下步骤：

步骤1、霍普金森压杆试验准备

将支撑座及壳体套在霍普金森压杆系统的入射杆和透射杆上，通过挡板开启开口，将试样夹在入射杆和透射杆之间，通过挡板关闭开口，使感测窗的正投影位于试样上，将感测座连接于壳体上，使感测口对准感测窗；

步骤2、获取试样初始温度点阵

光纤将试样表面的热辐射传递至光电耦合器，光电耦合器将光信号转换为电信号并上传至计算机，计算机处理得到每根光纤正投影于试样表面的单点温度，汇总所有的单点温度并建立点阵，获取试样初始温度点阵；

步骤3、霍普金森压杆试验并获取试样动态温度点阵