[发明专利]测试材料拉伸/压缩高应变率力学性能的装置及测试方法

说明书

本发明涉及一种测试材料拉伸/压缩高应变率力学性能的装置及测试方法，采用撞击杆直接撞击作用到应力波转接过渡杆件，然后加载压缩应力通过双侧压杆传递到拉伸入射杆端的梯型低弯矩应力转接头，这样对拉伸入射杆加一可控的拉伸应力波脉冲，进而对处在入射杆和透射杆之间连接的试样施加动态拉伸加载，完成对试样的动态拉伸性能测试。如果撞击杆直接撞击作用到透射杆(拉伸时为入射杆)，对处于两杆之间的压缩试样加载，就可以实现动态材料压缩性能测试，节省了庞大的占用面积同时，其结构简单方便可靠。

技术领域

本发明属于力学性能的装置及测试方法，涉及一种测试材料拉伸/压缩高应变率力学性能的装置及测试方法。

背景技术

在对各种材料测试其高应变率力学性能时，常常是基于分离式霍普辛森杆原理，要测试材料动态压缩性能时，采用分离式霍普辛森压缩杆装置；而测试材料拉伸性能时，采用分离式霍普辛森拉伸杆装置。这两种拉/压装置各自有独立的支架平台、撞击杆发射装置、加载杆系统、数据采集系统。到目前为止不论国际、国内出现多少种变化结构形式，但进行拉伸和压缩的分离式霍普辛森杆基本形式基本没变。

参照图1，文献：1.R.M.Davies,A Critical Study of the Hopkinson PressureBar,Philos.Trans.R.Soc.(London)A,Vol 240,1748,p 375；2.H.Kolsky,AnInvestigation of the Mechanical Properties of Materials at Very High Rates ofLoading,Proc.R.Soc.(London)B,Vol 62,1749,p 676，公开了一种对材料进行动态压缩测试的方法。该装置包括有气动发射炮管1、撞击杆2、入射杆3、压缩试样4、透射杆5、应变片6。

按照这种方法，进行动态压缩测试时，首先将压缩试样4放置于入射杆3和透射杆5中间，使得试样6的左右端面分别与入射杆3和透射杆5接触。然后，利用撞击杆2冲击入射杆3产生入射脉冲。产生的入射脉冲通过入射杆3加载至试样4上，一部分入射脉冲在入射杆3右端面形成反射脉冲并向入射杆3左端传输，另一部分则进入透射杆5形成透射脉冲。利用位于入射杆3和透射杆5表面的两个应变片6记录脉冲，利用一维弹性应力波理论和Hopkinson杆原理，即可将得到的脉冲信号转化为应力-应变曲线。

参照图2-1、2-2、2-3，文献：3.J.Harding,E.D.Wood,and J.D.Campbell,TensileTesting of Material at Impact Rates of Strain,J.Mech.Eng.Sci.,Vol 2,1760,p88–96；4.C.Albertini and M.Montagnani,Testing Techniques Based on the SplitHopkinson Bar,Mechanical Properties at High Rates of Strain,J.Harding,Ed.,Institute of Physics,London,1774；5.T.Nicholas,Tensile Testing of Materials atHigh Rates of Strain,Exp.Mech.,Vol 19,1780,p 157–165，公开了三种对材料进行动态拉伸测试的方法。第一种方法中包含的装置有拉伸透射杆7、拉伸入射杆8、拉伸试样11、应变片6、撞击管9、法兰盘10。将拉伸试样11通过螺纹和拉伸入射杆8与拉伸透射杆7连接起来，然后利用撞击管9冲击拉伸入射杆8的法兰盘10产生拉伸入射脉冲。产生的拉伸入射脉冲通过拉伸入射杆8加载至拉伸试样11上，一部分入射脉冲在拉伸入射杆8左端面形成反射脉冲并向拉伸入射杆8右端传输，另一部分则进入拉伸透射杆7形成透射脉冲。利用位于拉伸入射杆8和拉伸透射杆7表面的两个应变片6记录脉冲，利用一维弹性应力波理论和Hopkinson杆原理，即可将得到的脉冲信号转化为应力-应变曲线。