霍普金森压杆实验数据处理(霍普金森杆实验数据处理程序)

2024-11-23

霍普金森压杆实验原理

1、通过应力对试样的作用压缩试样。压缩脉冲的幅度近似于常值,其直接正比于撞击速度。

2、试验中,通过改变撞击速度,可以控制冲击荷载和应变率,进而揭示材料在不同应变率下的响应。例如,铝在高应变率下的变形情况。此外,霍普金森压杆还用于研究应力波传播特性和能量耗散,优化炸药性能,降低大块率,提升破岩效果。复合岩体的破坏过程随冲击速度增加而加剧,碎块形态发生变化。

3、SHPB技术的核心在于一维应力波理论,通过测量压杆上的应变波形,精确推断材料在冲击下的响应。其卓越之处在于它能够轻松处理动态应力应变测量难题,只需调整子弹(撞击杆)的速度和形状,就能精确调控输入材料的冲击波形,从而揭示材料在不同应变率下的行为。

4、霍普金森杆与Hopkinson父子的故事,揭示了现代工程中测定高应变率材料性能的关键技术。分离式Hopkinson杆,作为世界上最成熟且广泛应用的实验手段,由B.Hopkinson教授提出并设计,其简单结构却能精确测量材料在每秒102-104的超高速应变率下的应力应变特性,广泛应用于汽车、航空等领域的材料力学研究。

5、当压力脉冲从一端传递,会在测时器端反射成拉伸脉冲,通过测量测时器的动量,可以计算出压力与时间的关系。另一个重要的实验装置是戴维斯压杆,由R.M.戴维斯创新设计,它包括一个可以连续记录压力脉冲导致的自由端纵向位移的设备。

6、复合材料通常被认为是粘弹性材料,为保证加载时材料内应力均匀,可在输入杆头端粘贴铜片作为波形整形器,延长入射波的上升沿,增加试样有效加载时间,确保轴向应力均匀。动态压缩试验利用霍普金森杆进行,可测试复合材料的动态压缩性能,依据测试结果分析复合材料的应变率行为。

弹性波实验研究

弹性波的实验研究在理论研究中占据着核心地位。在电子技术尚未普及的时代,这类实验主要集中在地震波探测和声学领域,关注的是可听频率范围内的振动。然而,电子技术的革新极大地推动了弹性波实验的深入探索。

在电子技术出现以前,介质中弹性波传播的实验主要用于地震波的侦测和声学中可闻频率振动的研究。现代电子技术的发展,推动了弹性波的实验研究。下面是两个最早的普遍使用的实验装置:①霍普金森压杆B.霍普金森是最早在实验室条件下应用电子技术研究弹性波传播的学者之一。

弹性波传播问题的研究可分为理论研究和实验研究两方面。理论研究 主要是从波动方程出发进行研究。

声波(弹性波)在岩石中的传播速度是岩石声学的主要研究内容。早在20世纪30年代,人们在发展地震勘探理论和技术的同时,就开始了在实验室内观测地震波在沉积岩中的传播速度。随着后来声波测井技术的提出和发展,实验室测定的频段扩展到了超声波频段。

霍普金森压杆试验

霍普金森压杆试验作为一门经典力学测试技术,起源于1914年的Hopkinson构想,主要用于研究材料在冲击载荷下的应力-应变关系。1949年Kolsky的改进使其成为分离式Hopkinson压杆(SHPB),通过分离式结构测量材料动态性能,尤其在测试岩石、混凝土等材料的抗冲击特性方面表现出色。

作为霍普金森压杆试验中的关键设备,DC-97A/DC-96A拥有极宽的频率响应范围,数字灵敏度可调,不仅适用于应变桥路,还适用于直流电压测量。其强大的信号传输能力和双电源系统,确保了在各种冲击试验中的精确测量,如落锤冲击、兵器爆炸和高速风洞测试。

高压气枪发射的子弹轴向撞击输入杆,产生弹性应力波,弹性应力波从撞击端分别传播进子弹和输入杆。进入输入杆的弹性应力波到达输入杆与试样交界面时,由于两者的阻抗不同,一部分脉冲将在界面处发生反射,而剩余部分进入试样,同样在试样与输出杆界面处发生反射和透射。通过应力对试样的作用压缩试样。

动态压缩试验利用霍普金森杆进行,可测试复合材料的动态压缩性能,依据测试结果分析复合材料的应变率行为。动态拉伸试验较为复杂,需对压杆进行改装,通过应变片记录反射波、入射波、透射波,得到应力-应变曲线。

三波法是霍普金森压杆(SHPB)测试中的一种数据处理方法。大多数材料在强度等力学性质方面都表现出某种程度的加载率或应变率敏感性。高幅值短持续时间脉冲和荷载所引起的材料力学性质的应变率效应,对于抗动载的结构设计与分析是非常重要的。

分离式霍普金森压杆系统应该怎么代数?

霍普金森压杆系统可以用以下的方程来表示:mg = F\sin\theta + ma F\cos\theta = kx 其中,$m$ 是质量,$g$ 是重力加速度,$F$ 是外力,$\theta$ 是杆子的倾角,$a$ 是加速度,$k$ 是弹簧常数,$x$ 是弹簧的伸长量。

霍普金森压杆试验作为一门经典力学测试技术,起源于1914年的Hopkinson构想,主要用于研究材料在冲击载荷下的应力-应变关系。1949年Kolsky的改进使其成为分离式Hopkinson压杆(SHPB),通过分离式结构测量材料动态性能,尤其在测试岩石、混凝土等材料的抗冲击特性方面表现出色。

超动态应变放大器DC-97A/DC-96A:精密测量的先锋 作为霍普金森压杆试验中的关键设备,DC-97A/DC-96A拥有极宽的频率响应范围,数字灵敏度可调,不仅适用于应变桥路,还适用于直流电压测量。其强大的信号传输能力和双电源系统,确保了在各种冲击试验中的精确测量,如落锤冲击、兵器爆炸和高速风洞测试。