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原文传递用于测量超软材料中应变率本构关系的霍普金森压杆系统

专利名称：	用于测量超软材料中应变率本构关系的霍普金森压杆系统
摘要：	本发明公开了一种用于测量超软材料中应变率本构关系的霍普金森压杆系统，包括超长脉冲荷载发生装置、基于数字图像技术的试样应变测量装置以及试样端部荷载测量装置，超长脉冲荷载发生装置包括撞击杆、入射杆以及软质波形整形器，试样端部荷载测量装置包括入射端压力传感器、透射杆、透射端压力传感器、待测试样，基于数字图像技术的试样应变测量装置包括高速摄像机、相机触发装置以及照明光源。本发明所提出的分离式霍普金森压杆试验系统，可以精密地测量待测材料在中应变率条件下的应力‑应变关系，而且装置组装方便、操作简单，能够很好的完成待测材料的动力学测试任务。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	天津;12
申请人：	天津大学
发明人：	徐颖;余裕超;夏开文;姚伟;吴帮标;刘丰
专利状态：	有效
申请日期：	2019-09-27T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-26T00:00:00+0800
申请号：	CN201910929978.9
公开号：	CN110501218A
代理机构：	北京彭丽芳知识产权代理有限公司
代理人：	胡若玲
分类号：	G01N3/06(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	300300 天津市津南区海河教育园天津大学北洋园校区42楼岩土工程研究所
主权项：	1.一种用于测量超软材料中应变率本构关系的霍普金森压杆系统，其特征在于：包括超长脉冲荷载发生装置、基于数字图像技术的试样应变测量装置以及试样端部荷载测量装置，所述超长脉冲荷载发生装置包括撞击杆(1)、软质波形整形器(2)以及入射杆(3)，所述试样端部荷载测量装置包括入射杆(3)、透射杆(4)、入射端压力传感器(5)、待测试样(6)、透射端压力传感器(7)，所述基于数字图像技术的试样应变测量装置包括照明光源(8)、高速摄像机(9)以及相机触发装置(10)，所述软质波形整形器(2)固定在入射杆(3)首端端面中心，所述入射端压力传感器(5)固定在入射杆(3)的尾端，所述透射端压力传感器(7)固定在透射杆(4)首端，待测试样(6)固定在入射端压力传感器(5)和透射端压力传感器(7)中间，待测试样(6)表面设置了一层散斑，所述高速摄像机(9)布设在待测试样(6)附近，镜头垂直于杆方向，照明光源(8)架设在摄像机两侧提供光照。 2.根据权利要求1所述的一种用于测量超软材料中应变率本构关系的霍普金森压杆系统，其特征在于：所述超长脉冲发生装置中撞击杆(1)为一长度＞350mm的圆柱形、纺锤形或其他任意形状的马氏钢杆。 3.根据权利要求1所述的一种用于测量超软材料中应变率本构关系的霍普金森压杆系统，其特征在于：所述软质波形整形器(2)为一厚度＞1mm的薄圆盘，采用橡胶、塑料或其他软质材料。 4.根据权利要求1所述的一种用于测量超软材料中应变率本构关系的霍普金森压杆系统，其特征在于：所述超长脉宽脉冲是借助加长的撞击杆(1)以及加厚的软质波形整形器(2)实现的，所述撞击杆(1)与入射杆(3)和透射杆(4)直径、材料相同，撞击杆(1)撞击到入射杆(3)后会与入射杆(3)形成一个整体向前移动，从而实现中应变率加载。 5.根据权利要求1所述的一种用于测量超软材料中应变率本构关系的霍普金森压杆系统，其特征在于：所述入射端压力传感器(5)和透射端压力传感器(7)分别胶粘在入射杆(3)的尾端和透射杆(4)的首端，入射端压力传感器(5)为压电型压力传感器，其所用压电材料为石英、陶瓷或其他压电材料。 6.根据权利要求1所述的一种用于测量超软材料中应变率本构关系的霍普金森压杆系统，其特征在于：所述待测试样(6)为任意岩石、类岩石材料或其他材料加工成的圆柱、圆盘或者半圆盘试样，试样两端面不平行度和垂直度应≤0.02mm。 7.根据权利要求1所述的一种用于测量超软材料中应变率本构关系的霍普金森压杆系统，其特征在于：所述试样表面喷上一层平整的白漆，风干后在漆面设置一层数字散斑，配合高速摄像机(9)可拍摄得到待测试样(6)实时的变形累积和破坏的全过程，这些图像经过相应的软件处理后即可得到试样整体的位移场和应变场。 8.根据权利要求1所述的一种用于测量超软材料中应变率本构关系的霍普金森压杆系统，其特征在于：所述相机触发装置(10)包含波形放大器、示波器以及触发装置，所述触发装置为激光测速仪或者应变片，该触发装置可以提供某一具体时刻的激光上升电平或应变信号，所得的触发信号经过波形放大器和示波器处理即可触发摄像机快门。 9.根据权利要求1所述的一种用于测量超软材料中应变率本构关系的霍普金森压杆系统，其特征在于：所述高速摄像机(9)需要提前设定相应的延迟时间和曝光时间以满足试验的拍摄要求。 10.根据权利要求1所述的一种用于测量超软材料中应变率本构关系的霍普金森压杆系统，其特征在于：所述照明光源(8)可为常亮灯或者闪光灯，视摄像机具体拍摄速度和曝光时间改变灯光类型以及增减数量。
所属类别：	发明专利