数字图像相关测试技术在霍普金森杆加载实验中的应用

发布时间：2019-09-10 18:43

【摘要】：本文利用三维数字图像相关(3D-DIC)测试技术,在Hopkinson bar加载条件下测试铝合金动态拉伸力学性能以及TC4合金Ⅱ型裂纹的起裂时间和冲击载荷下的失稳扩展速度。两台高速相机保证了被测物体的三维成像,校准板技术使得所测试的应变-时间历程定量化。利用数据处理软件能够得到关注区内每一点的位移-时间历程、应变-时间历程及主应变等。同时,针对TC4材料的动态断裂过程,三维数字图像相关技术能够实时地记录预制疲劳裂纹的张开、裂纹尖端起裂、裂纹分叉扩展、失稳传播等各个阶段,为动态断裂韧性的确定提供了有力工具。
【图文】：

程、不同时刻的应变云图、二次加载效应、试件断裂时间，确定应变率并与电测法进行比较。１．１实验设计及试件制备试样编号：ＬＷ－００１；材料：铝合金板材；标距尺寸：１８．１６ｍｍ×４．９２ｍｍ×２．７５ｍｍ；等效直径：４．１５ｍｍ；子弹长：３００ｍｍ，，打击速度ｖ０＝２０．８６ｍ／ｓ；气压：１．００ＭＰａ；采样速率：１０００００ｆｐｓ；曝光时间：１０μｓ；视场：２０８×９６ｐｉｘｅｌ；放大倍数：０．４７×；触发方式：声控。测试设备和加载方式分别如图１和图２所示。图１数字图像相关（ＤＩＣ）测试系统Ｆｉｇ．１ＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｙｓｔｅｍｏｆＤｉｇｉｔａｌＩｍａｇｅＣｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ１．２左、中、右三点应变－时间历程比较图３和图４分别记录了在铝合金拉伸试件的左、中、右三点ｘ和ｙ方向的应变－时间历程，从中可以看到，在初始的弹性阶段，三条曲线几乎是重合的，只是屈服点有所差别：ｘ方向的应变－时间历程，５９１第５期范亚夫等：数字图像相关测试技术在霍普金森杆加载实验中的应用

的中间大，两边小，而且左、右两边是不对称的。又一次通过实验证明了试件变形的不均匀性。图５撞击２４５μｓ和１７１０μｓ后，ｘ、ｙ方向应变沿图示直线的分布Ｆｉｇ．５Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｘ，ｙｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓｔｒａｉｎａｌｏｎｇｇｒａｐｈｉｃｓｔｒａｉｇｈｔｌｉｎｅａｆｔｅｒｉｍｐａｃｔｉｎｇ２４５μｓａｎｄ１７１０μｓ图６应变率的确定Ｆｉｇ．６Ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｏｆｔｈｅｓｔｒａｉｎｒａｔｅ１．４应变率的确定取中间点第一主应变－时间历程（或ｘ方向应变－时间历程）曲线的斜率，可以获得实验的应变率，即

本文编号：2534172