[发明专利]一种控制高速冲击载荷纯剪切应变的方法

说明书

本发明涉及一种控制高速冲击载荷纯剪切应变的方法，步骤为：将待测试样加工为帽状试样，设定预变形量d₁；通过环状承压模型计算出环状承压装置的内径d_c和高度h，环状承压装置的外径D₀为霍普金森压杆的直径，制成环状承压装置；将帽状试样放入环状承压装置中，然后将装有帽状试样的环状承压装置放置于霍普金森压杆系统的透射杆与入射杆之间进行动态压缩试验。本发明通过帽状试样和环状承压装置解决现有分离式霍普金森加载装置无法控制被实验材料的应变量，解决了高速冲击载荷下难以精确控制纯剪切变形量的难题，实现了绝热剪切带或局域化变形带形成过程的动态再现。

技术领域

本发明涉及控制高速冲击过程中纯剪切应变量的方法，尤其涉及一种控制高速冲击纯剪切应变量的方法。

背景技术

镁合金是工业应用中最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造以及船舶等行业中已经大量被应用。随着近年来科学技术以及工业经济的飞速发展，对镁合金的动态性能要求也日益提高。

随着镁合金的大量应用，原有准静态力学性能和组织的研究难以满足镁合金应用的需求，关于镁合金的动态力学性能研究以及组织演变规律成为当今热点研究问题。

分离式霍普金森压杆系统是被公认的最常用最有效的研究脉冲动态载荷作用下的力学性质实验装置，能够满足对合金的动态力学性能进行检测。分离式霍普金森压杆系统虽然提供了材料高应变速率动态变形条件，但是难以对材料的应变量进行控制。这是由于分离式霍普金森压杆系统载荷源是由高速射击的子弹所提供，通过控制射击子弹压室的气压以及子弹深度只能对应变速率进行控制，无法控制被实验材料的应变量。

发明内容

发明目的：

本发明提出一种控制高速冲击纯剪切应变量的方法，其目的在于解决现有分离式霍普金森加载装置无法控制被实验材料应变量的问题。

技术方案：

一种控制高速冲击载荷纯剪切应变的方法，步骤为：将待测试样加工为帽状试样，设定预变形量d₁；通过环状承压模型计算出环状承压装置的内径d_c和高度h，环状承压装置的外径D₀为霍普金森压杆的直径，制成环状承压装置；将帽状试样放入环状承压装置中，然后将装有帽状试样的环状承压装置放置于霍普金森压杆系统的透射杆与入射杆之间进行动态压缩试验。

所述环状承压模型为：

d_c＝f+d₂

h＝c-d₁

式中，a为帽状试样上部结构的半径，b为帽状试样下部结构的高度，c为帽状试样的高度，d为帽状试样下部结构内部的高度，e为帽状试样下部结构内环的半径，f为帽状试样下部结构外环的半径，h为环状承压装置的高度，d_c为环状承压装置的内径，d₁为帽状试样与环状承压装置的高度差，d₂为帽状试样的位移值。

帽状试样高度c高于环状承压装置的高度h，帽状试样高度c高于环状承压装置的高度h的范围为4.70-2.45mm。

所述帽状试样为上部结构和下部结构组成的一体帽状结构，上部结构为圆柱形结构，下部结构为中空的圆柱形结构；下部结构内环的半径e小于上部结构的半径a，上部结构圆柱形的半径a小于下部结构结构外环半径f。

下部结构内环的半径e与上部结构圆柱形的半径a与下部结构结构外环半径f的比值为1：1.2-1.4：1.7。

所述帽状试样的上部结构与下部结构连接处设置为弧形。

所述环状承压装置的中空的圆柱形结构。