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原文传递一种可测试低阻抗材料动态力学性能的测试装置及方法

专利名称：	一种可测试低阻抗材料动态力学性能的测试装置及方法
摘要：	本发明公开了一种可测试低阻抗材料动态力学性能的测试装置及方法，装置包括撞击杆、入射杆、应变片、第一压电薄膜传感器、第二压电薄膜传感器、透射杆、电荷放大器、超动态应变仪、数据采集卡、处理器；应变片设置在入射杆内；第一压电薄膜传感器、第二压电薄膜传感器分别设置在待测试件的两端；第一压电薄膜传感器、待测试件、第二压电薄膜传感器设置在入射杆与透射杆之间；撞击杆用于产生应力波；超动态应变仪与应变片相连；电荷放大器与第一压电薄膜传感器、第二压电薄膜传感器相连；数据采集卡与电荷放大器、超动态应变仪相连；处理器用于将应力波转换为待测试件的应变值。通过上述装置可直接获得低阻抗材料的动态应力。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	南京理工大学
发明人：	温垚珂;张廷玉;王亚平;闫文敏;徐诚;王舒;鲍振宇;宋焦
专利状态：	有效
申请日期：	2019-06-10T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-08T00:00:00+0800
申请号：	CN201910498381.3
公开号：	CN110308038A
代理机构：	南京理工大学专利中心
代理人：	唐代盛
分类号：	G01N3/06(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	210094 江苏省南京市孝陵卫200号
主权项：	1.一种可测试低阻抗材料动态力学性能的测试装置，其特征在于，包括撞击杆(1)、入射杆(3)、应变片(4)、第一PVDF压电薄膜传感器(5)、第二PVDF压电薄膜传感器(7)、透射杆(8)、电荷放大器(9)、超动态应变仪(10)、数据采集卡(11)、处理器(12)；所述应变片(4)设置在入射杆(3)内，用于采集应力波；所述第一PVDF压电薄膜传感器、第二PVDF压电薄膜传感器(7)分别设置在待测试件的两端，分别采集待测试件两端的受力信号；所述第一PVDF压电薄膜传感器(5)、待测试件、第二PVDF压电薄膜传感器(7)设置在入射杆(3)与透射杆(8)之间；所述撞击杆(1)用于产生应力波；所述超动态应变仪(10)与应变片(4)相连，用于将应力波放大测量；所述电荷放大器(9)与第一PVDF压电薄膜传感器(5)、第二PVDF压电薄膜传感器(7)相连，用于将受力信号进行放大；所述数据采集卡(11)与电荷放大器(9)、超动态应变仪(10)相连，用于将应力波、放大的受力信号采集至处理器(12)；所述处理器(12)用于将应力波转换为待测试件的应变值，将第一PVDF压电薄膜传感器(5)、第二PVDF压电薄膜传感器(7)采集的受力信号转换为待测试件的应力值。 2.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述处理器(12)包括应变计算模块、应力计算模块；所述应变计算模块用以将电压值转换为待测试件的应变值：待测试件加载过程中的应变εs和应变率其中，Cb为入射杆(3)的声速，l0为待测试件长度，εr为反射波对应的杆中应变，t为待测试件的加载时间；所述应力计算模块用于将第一PVDF压电薄膜传感器(5)、第二PVDF压电薄膜传感器(7)采集的受力信号转换为待测试件两端的应力值σs：其中F1、F2分别为第一PVDF压电薄膜传感器(5)、第二PVDF压电薄膜传感器(7)测出的受力信号，A0为低阻抗试件的横截面积。 3.根据权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述入射杆(3)的受击发端还贴有整形器(2)，用于对应力波进行整形。 4.根据权利要求1-3任一项所述的测试装置的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、安装试件：将待测试件贴合在第一PVDF压电薄膜传感器和第二PVDF压电薄膜传感器之间；将两端贴有PVDF压电薄膜传感器的待测试件整体贴合在入射杆和透射杆之间；步骤2、产生应力波，采集应力波和待测试件两端受力信号：通过撞击杆撞击入射杆端部产生应力波；通过应变片采集入射杆中的反射波；通过第一PVDF压电薄膜传感器、第二PVDF压电薄膜传感器采集待测试件两端受力信号。步骤3、将应力波转换为待测试件的应变值，将受力信号转换为待测试件的应力值；步骤4、重复上述步骤，可以得到低阻抗试件在不同应变率下的应力-应变曲线。 5.根据权利要求4所述的测试方法，其特征在于，步骤3得到待测试件的应力值，具体包括以下步骤： 3.1、将应力波转换为待测试件的应变εs和应变率计算公式为：其中，Cb为入射杆3声速，l0为待测试件长度，εr为反射波对应的杆中应变，t为待测试件的加载时间； 3.2、将受力信号转换为待测试件的应力值σs，具体计算过程如下：其中F1、F2分别为第一PVDF压电薄膜传感器5、第二PVDF压电薄膜传感器测出的受力信号，A0为试件的横截面积。
所属类别：	发明专利