[发明专利]一种单波导杆材料动态压痕实验方法

摘要

本发明公开了一种单波导杆材料动态压痕实验方法，特点是在压杆的右端部一体设置球形的压头，并在压杆的左端部固定脉冲整形器，在压杆的中部固定电阻应变片，然后分别在不安装被测试件的状态下进行撞击实验，在不安装被测试件且去掉撞击杆的状态下进行实验，最后在压头的右侧放置被测试件，通过撞击杆进行撞击实验，并将上述所测得的各个信号代入关系式，处理后，得到压头的压入力、压入速度和压入位移时程曲线，实现对材料动态力学性能的测试；优点是通过该实验方法可精确测得压头压入被测试件过程中的压入力、压入位移和压入速度时程曲线，且可用于应变率高达10⁵s^‑1量级的材料动态力学特性的原位测试及工件动态力学性能的现场测试。

主权项

1.一种单波导杆材料动态压痕实验方法，其特征在于包括以下具体步骤：(1)、在压杆的右端部一体设置球形的压头，压杆和压头的材料均为硬质合金，并在压杆的左端部固定脉冲整形器；(2)、在压杆的中部固定电阻应变片，并将电阻应变片与信号调理器电连接，将信号调理器和计算机处理系统分别与数字示波器电连接；(3)、在不安装被测试件的状态下进行撞击实验，具体为：发射撞击杆，撞击杆撞击压杆的左端，压杆中的应力波在压头处发生自由面反射，电阻应变片分别测得压杆中的入射波应变信号ε_i0(t)和反射波应变信号ε_ri(t)，同时测出压头的速度时程v_i(t)，然后通过傅立叶变换得到相应的频域变量E_i0(ω)、E_ri(ω)和V_i(ω)，即E_i0(ω)＝F[ε_i0(t)]，E_ri(ω)＝F[ε_ri(t)]，V_i(ω)＝F[v_i(t)]；(4)、在不安装被测试件且去掉撞击杆的状态下进行实验，具体为：在压头上施加轴向力脉冲f(t)，电阻应变片测得应变信号ε_rf(t)，同时测出压头的速度时程v_f(t)，然后通过傅立叶变换得到相应的频域变量F_f(ω)、E_rf(ω)和V_f(ω)，即F_f(ω)＝F[f(t)]，E_rf(ω)＝F[ε_rf(t)]，V_f(ω)＝F[v_f(t)]；(5)、在压头的右侧放置被测试件，并对被测试件的撞击面进行打磨，然后通过撞击杆进行撞击实验，具体为：发射撞击杆，撞击杆撞击压杆的左端，压杆右端部的球形的压头压入被测试件，形成压坑过程，同时，电阻应变片分别测得压杆中的入射波应变信号ε_i(t)和反射波应变信号ε_r(t)，并通过傅立叶变换得到相应的频域变量E_i(ω)和E_r(ω)；(6)、将上述所测得的各个信号代入关系式：处理后，得到压头的压入力时程曲线f_indent(t)、压入速度时程曲线v_indent(t)和压入位移时程曲线u_indent(t)，实现对材料动态力学性能的测试，上述关系式(1)、(2)中，E_r‑indent(ω)表示频域中由压痕发生所产生的反射波信号成份，V_indent(ω)表示频域中的压头压入速度，F_indent(ω)表示频域中的压头压入力，符号F^‑1[]表示傅立叶逆变换。