用于霍普金森压杆测量的散斑干涉测量技术研究
发布时间：2021-10-19 11:05
研究材料在冲击加载条件下的动态力学性能,对于军事和民用领域中的工程设计和工程应用来说都具有很重要的现实意义。分离式霍普金森压杆是一种被广泛应用的用于测量材料在高应变率范围下动态力学特性的一种行之有效的实验装置。传统的分离式霍普金森压杆测量方法主要是利用应变片实现对材料动态力学性能测量的目的,但是这种方法要求应变片和杆间要有很好的粘结性,同时这种接触式的测量所能提供的测量精度有限。此外,为了匹配微米级的试样需要更小尺寸的弹性压杆系统,显然在这些量级上传统的分离式霍普金森压杆测量方法是不可行的,因为当杆的直径小于3毫米时无法和应变片实现可靠粘结。鉴于此,本论文提出了一种非接触式分离式霍普金森压杆实时测量方法,该方法用两套时域散斑干涉面内位移测量系统取代了传统分离式霍普金森压杆测量装置中的两个应变片。这种测量方法是非接触式的,无需借助任何中间介质,具有高度可重复性、测量结果更加可靠和准确等优点,同时可以使分离式霍普金森压杆适用于更高应变率和更小尺寸材料试样动态力学性能的测量。本论文设计并制造了直径为2毫米的分离式霍普金森压杆测量装置,在此基础上搭建了基于时域散斑干涉测量方法的分离式霍普金森压...
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：56 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１．落重冲击拉伸实验??Ｆｉｇ．?１．１．?Ｄｒｏｐ?ｉｍｐａｃｔ?ｔｅｎｓｉｌｅ?ｔｅｓｔ??
?第二章一维应力波理论与霍普金森压杆技术??２．?１．２杆中纵波的控制方程??对于ＳＨＰＢ实验技术来说弹性杆中一维应力波的传播是其理论基础，图２－１是??一维杆中应力波的传播模型。??Ｉ．——??！?ｍ＼?Ｕ??０?ＩＩ?ｉ）?＾??Ｍ?Ｎ??？．?？？???？?Ｎ＇?？?ｃ?ａＦ??Ａ?：?；?ｆ）?——＾?＞??１?Ｉ?１?＾??Ｉ?Ｍ＇ｉ?ｌＮ＇??ｋ?????Ｈ??＼?ｘ＋ｌ?Ｉ?Ａｘ＋ｌ?１??图２－１．应力波的传播??Ｆｉｇ．?２．１．?Ｔｈｅ?ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｓｔｒｅｓｓ?ｗａｖｅｓ??通常来说，杆在受到轴向载荷的作用后，其长度将会发生变化。杆的变形量??ＡＺ与载荷尽间具有如下关系：??Ａ／〇ｃ＾?（２．１１）??Ａ??由上式可以求得表征杆中单位面积的应力ｔｒ，艮Ｐ：??〇?＝?％?（２．１２）??Ａ??以及表征杆上单位长度尺寸变化的应变＆艮Ｐ：??ｅ?＝?ｊ?（２－１３）??通过上述两个公式，可以求得材料动力学中最为基础的应力＿应变关系，即：??ａ?＝?Ｅｅ?（２．１４）??这里Ｊ为杆的横截面积，／为杆的原始长度，￡为弹性模量。??当杆受到轴向载荷＆的作用后，该作用力会以应力波的形式在杆上从左往右传??播。假定在时间ｆ内，该应力波从界面ＭＭ传播到了界面ＡＷ，且在整个加载过程??中杆上始终保持为平面
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【参考文献】：
期刊论文
[1]近场动力学研究进展[J]. 乔丕忠,张勇,张恒,张律文. 力学季刊. 2017(01)
[2]Lagrange方程应用于连续介质力学[J]. 冯晓九,梁立孚. 北京大学学报(自然科学版). 2016(04)
[3]一种适合于Hopkinson杆的实验测试方法探索[J]. 傅华,彭金华,李俊玲,唐孝容,谭多望. 高压物理学报. 2014(04)
[4]基于Hopkinson压杆的动态压剪复合加载实验研究[J]. 郑文,徐松林,蔡超,胡时胜. 力学学报. 2012(01)
[5]基于霍普金森压杆系统的动态压痕实验[J]. 张新,候兵,李玉龙. 爆炸与冲击. 2011(03)
[6]猪后腿肌肉的冲击压缩特性实验[J]. 王宝珍,胡时胜. 爆炸与冲击. 2010(01)
[7]大直径分离式霍普金森压杆试验中的波形整形技术研究[J]. 李为民,许金余. 兵工学报. 2009(03)
[8]Hopkinson压杆技术的推广应用[J]. 李玉龙,郭伟国,徐绯,索涛. 爆炸与冲击. 2006(05)
[9]激光散斑计量技术及其应用[J]. 李新忠,宋文武,王希军. 光机电信息. 2005(03)
[10]采用改进的SHPB方法对泡沫铝动态力学性能的研究[J]. 王永刚,施绍裘,王礼立. 实验力学. 2003(02)
硕士论文
[1]石英晶体传感器在软材料霍普金森压杆实验中的应用研究[D]. 钱凯君.浙江大学 2015
[2]霍普金森压杆试验中的两种波形整形技术研究[D]. 李少华.东北大学 2014
[3]基于分离式霍普金森压杆实验技术的脆性材料动态性能研究[D]. 占国平.武汉纺织大学 2013
[4]摆锤冲击加载岩石动态试验装置的研制[D]. 谢林茂.东北大学 2011
[5]高温下素混凝土SHPB抗冲击性能试验研究[D]. 禹琦.湖南大学 2011
[6]霍普金森压杆过载波形整形及系统分析软件研究[D]. 臧小为.南京理工大学 2010
[7]时域散斑干涉测量技术的研究[D]. 陈筱磊.北京交通大学 2010
[8]分离式霍普金森压杆实验技术数值模拟[D]. 董钢.合肥工业大学 2005
[9]分离式霍普金森压杆实验技术的改进和应用[D]. 赵习金.中国人民解放军国防科学技术大学 2003
本文编号：3444750
【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：56 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－１．落重冲击拉伸实验??Ｆｉｇ．?１．１．?Ｄｒｏｐ?ｉｍｐａｃｔ?ｔｅｎｓｉｌｅ?ｔｅｓｔ??
?第二章一维应力波理论与霍普金森压杆技术??２．?１．２杆中纵波的控制方程??对于ＳＨＰＢ实验技术来说弹性杆中一维应力波的传播是其理论基础，图２－１是??一维杆中应力波的传播模型。??Ｉ．——??！?ｍ＼?Ｕ??０?ＩＩ?ｉ）?＾??Ｍ?Ｎ??？．?？？???？?Ｎ＇?？?ｃ?ａＦ??Ａ?：?；?ｆ）?——＾?＞??１?Ｉ?１?＾??Ｉ?Ｍ＇ｉ?ｌＮ＇??ｋ?????Ｈ??＼?ｘ＋ｌ?Ｉ?Ａｘ＋ｌ?１??图２－１．应力波的传播??Ｆｉｇ．?２．１．?Ｔｈｅ?ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｓｔｒｅｓｓ?ｗａｖｅｓ??通常来说，杆在受到轴向载荷的作用后，其长度将会发生变化。杆的变形量??ＡＺ与载荷尽间具有如下关系：??Ａ／〇ｃ＾?（２．１１）??Ａ??由上式可以求得表征杆中单位面积的应力ｔｒ，艮Ｐ：??〇?＝?％?（２．１２）??Ａ??以及表征杆上单位长度尺寸变化的应变＆艮Ｐ：??ｅ?＝?ｊ?（２－１３）??通过上述两个公式，可以求得材料动力学中最为基础的应力＿应变关系，即：??ａ?＝?Ｅｅ?（２．１４）??这里Ｊ为杆的横截面积，／为杆的原始长度，￡为弹性模量。??当杆受到轴向载荷＆的作用后，该作用力会以应力波的形式在杆上从左往右传??播。假定在时间ｆ内，该应力波从界面ＭＭ传播到了界面ＡＷ，且在整个加载过程??中杆上始终保持为平面
?第二章一维应力波理论与霍普金森压杆技术??２．?１．２杆中纵波的控制方程??对于ＳＨＰＢ实验技术来说弹性杆中一维应力波的传播是其理论基础，图２－１是??一维杆中应力波的传播模型。??Ｉ．——??！?ｍ＼?Ｕ??０?ＩＩ?ｉ）?＾??Ｍ?Ｎ??？．?？？???？?Ｎ＇?？?ｃ?ａＦ??Ａ?：?；?ｆ）?——＾?＞??１?Ｉ?１?＾??Ｉ?Ｍ＇ｉ?ｌＮ＇??ｋ?????Ｈ??＼?ｘ＋ｌ?Ｉ?Ａｘ＋ｌ?１??图２－１．应力波的传播??Ｆｉｇ．?２．１．?Ｔｈｅ?ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｓｔｒｅｓｓ?ｗａｖｅｓ??通常来说，杆在受到轴向载荷的作用后，其长度将会发生变化。杆的变形量??ＡＺ与载荷尽间具有如下关系：??Ａ／〇ｃ＾?（２．１１）??Ａ??由上式可以求得表征杆中单位面积的应力ｔｒ，艮Ｐ：??〇?＝?％?（２．１２）??Ａ??以及表征杆上单位长度尺寸变化的应变＆艮Ｐ：??ｅ?＝?ｊ?（２－１３）??通过上述两个公式，可以求得材料动力学中最为基础的应力＿应变关系，即：??ａ?＝?Ｅｅ?（２．１４）??这里Ｊ为杆的横截面积，／为杆的原始长度，￡为弹性模量。??当杆受到轴向载荷＆的作用后，该作用力会以应力波的形式在杆上从左往右传??播。假定在时间ｆ内，该应力波从界面ＭＭ传播到了界面ＡＷ，且在整个加载过程??中杆上始终保持为平面
【参考文献】：
期刊论文
[1]近场动力学研究进展[J]. 乔丕忠,张勇,张恒,张律文. 力学季刊. 2017(01)
[2]Lagrange方程应用于连续介质力学[J]. 冯晓九,梁立孚. 北京大学学报(自然科学版). 2016(04)
[3]一种适合于Hopkinson杆的实验测试方法探索[J]. 傅华,彭金华,李俊玲,唐孝容,谭多望. 高压物理学报. 2014(04)
[4]基于Hopkinson压杆的动态压剪复合加载实验研究[J]. 郑文,徐松林,蔡超,胡时胜. 力学学报. 2012(01)
[5]基于霍普金森压杆系统的动态压痕实验[J]. 张新,候兵,李玉龙. 爆炸与冲击. 2011(03)
[6]猪后腿肌肉的冲击压缩特性实验[J]. 王宝珍,胡时胜. 爆炸与冲击. 2010(01)
[7]大直径分离式霍普金森压杆试验中的波形整形技术研究[J]. 李为民,许金余. 兵工学报. 2009(03)
[8]Hopkinson压杆技术的推广应用[J]. 李玉龙,郭伟国,徐绯,索涛. 爆炸与冲击. 2006(05)
[9]激光散斑计量技术及其应用[J]. 李新忠,宋文武,王希军. 光机电信息. 2005(03)
[10]采用改进的SHPB方法对泡沫铝动态力学性能的研究[J]. 王永刚,施绍裘,王礼立. 实验力学. 2003(02)
硕士论文
[1]石英晶体传感器在软材料霍普金森压杆实验中的应用研究[D]. 钱凯君.浙江大学 2015
[2]霍普金森压杆试验中的两种波形整形技术研究[D]. 李少华.东北大学 2014
[3]基于分离式霍普金森压杆实验技术的脆性材料动态性能研究[D]. 占国平.武汉纺织大学 2013
[4]摆锤冲击加载岩石动态试验装置的研制[D]. 谢林茂.东北大学 2011
[5]高温下素混凝土SHPB抗冲击性能试验研究[D]. 禹琦.湖南大学 2011
[6]霍普金森压杆过载波形整形及系统分析软件研究[D]. 臧小为.南京理工大学 2010
[7]时域散斑干涉测量技术的研究[D]. 陈筱磊.北京交通大学 2010
[8]分离式霍普金森压杆实验技术数值模拟[D]. 董钢.合肥工业大学 2005
[9]分离式霍普金森压杆实验技术的改进和应用[D]. 赵习金.中国人民解放军国防科学技术大学 2003
本文编号：3444750
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