[发明专利]一种材料动态压痕实验方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种材料性能的实验测试方法，尤其涉及一种材料动态压痕实验方法。

背景技术

工程材料的力学行为受到其应力状态的明显影响，而在动态加载条件下，材料的力学行为更与加载的速度（具体度量为应变率）相关。材料硬度实验是工程界广泛采用的材料力学性能的测试方法，其简单有效，而仪器化压痕、纳米压痕实验技术则是传统硬义测量的进一步发展，可以测得压入过程的变形与受力，但现有技术仅限于材料的静态性能测试。虽然也有采用动态压入的实验技术如常见的里氏、肖氏硬度计等，但它们仅具有形式上的“动态”，并不能真正测得材料的动态力学特性。

目前也有采用霍普金森压杆来进行材料的动压痕实验测试，但现有的方法存在压头与压杆的波阻抗失配、压头与压杆联接处在冲击加载时会产生局部塑性变形等问题，使得其实验中压入量时程的测量误差较大；又由于动态力传感器的支承方式，使得压入力的测量不可避免地含有附加振荡，从而影响到测量精度并且限制了其在较高加载速度下的运用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种测量精度高且方法简单的材料动态压痕实验方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种材料动态压痕实验方法，包括以下具体步骤：

（1）、取满足一维应力波条件的入射杆和透射杆，入射杆和透射杆的材料相同、直径相等，在入射杆上朝向透射杆的一端端面以及透射杆上朝向入射杆的一端端面分别设置被测试件，并使被测试件与入射杆或透射杆满足波阻抗匹配条件ρ_sC_sA_s=ρ₀C₀A₀，其中：ρ_s表示被测试件的密度，C_s表示被测试件的一维应力波波速，A_s表示被测试件的横截面面积，ρ₀表示入射杆或透射杆的密度，C₀表示入射杆或透射杆的一维应力波波速，A₀表示入射杆或透射杆的横截面面积；

（2）、在两个被测试件之间夹装压力球；

（3）、在入射杆上粘贴第一应变片，在透射杆上粘贴第二应变片，并将第一应变片和第二应变片分别与超动态应变仪电连接，将超动态应变仪和计算机处理系统分别与数字示波器电连接；

（4）、用气炮发射撞击杆，撞击杆撞击入射杆，使得两个被测试件与压力球相互挤压形成压坑过程，同时粘贴在入射杆上的第一应变片测得入射波的应变信号ε_i(t)和反射波的应变信号ε_r(t)，粘贴在透射杆上的第二应变片测得透射波的应变信号ε_t(t)；

（5）、将所测得的入射波的应变信号ε_i(t)、反射波的应变信号ε_r(t)和透射波的应变信号ε_t(t)通过以下关系式及处理过程：