[發明專利]多次沖擊下材料動態損傷的評價方法

無效

• 申請號: 201010203347.8
• 申請日: 2010-06-18
• 公開（公告）號: CN101852705A
• 公開（公告）日: 2010-10-06
• 發明（設計）人: 賴建中;崔崇;徐升;楊春梅
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01N3/32
• 分類號: G01N3/32
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國

技術領域

本發明涉及一種評價方法，特別是涉及一種材料在多次沖擊下動態損傷的評價方法。

背景技術

高新技術武器、恐怖主義襲擊、突發性的爆炸和撞擊事故對現有防護材料和防護結構提出了嚴峻挑戰。防護工程結構在使用中常常受到多次沖擊荷載的作用，因此必須進行材料抗多次沖擊設計，抑制材料在多次沖擊下的損傷開裂過程，提高防護工程結構的抗多次打擊的能力。中國科技大學胡時勝、張磊等通過SHPB裝置對混凝土長桿形試件進行了低速重復加載，結果表明在試件內部存在損傷演化，而且這種演化還有個累計過程(混凝土材料層裂強度的實驗研究，工程力學，2004，21(4)：128-132)。哈爾濱工業大學潘景龍等采用電液伺服試驗機進行了FRP約束混凝土圓柱體試件多次打擊試驗，應變率為0.2/s，結果表明經每次打擊后的材料的剛度逐漸衰減，但有收斂趨勢，經受多次打擊后的試件與未經受多次打擊的試件相比，其準靜載下的初始彈性模量降低，強度基本不變，極限應變提高(武器間接命中條件下FRP約束混凝土抗多次打擊能力，復合材料學報，2004，21(5)：128-133)。文獻中的多次沖擊試驗均在較低的應變率下進行，且沒有給出材料在多次沖擊下損傷程度的變化過程和定量評價。

發明內容

本發明的目的在于提供一種材料在多次沖擊下動態損傷程度的定量評價方法。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種多次沖擊下材料動態損傷的評價方法，步驟如下：

第一步：采用超聲波法測量并計算沖擊試驗前試件中的原始平均波速v₀；

第二步：對試件進行多次沖擊試驗；

第三步：采用超聲波法測量并計算試件在第n次沖擊后的平均波速v_n；

第四步：計算試件在第n次沖擊后的損傷因子：D_n＝1-v_n²/v₀²；

第五步：計算至少3個相同材料組成的試件在第n次沖擊后損傷因子的算術平均值用不同沖擊次數下的來評價該材料的動態損傷程度。

本發明與現有技術相比，其顯著優點：本發明采用超聲波無損探測技術，在不破壞材料自身狀態的情況下，定量測量材料的動態損傷，測量方法簡便，適用于測量各種不同性質的材料，可用于材料和結構在爆炸、沖擊、侵徹等動態荷載作用下損傷程度的定量評價。本發明通過在試件多個不同位置進行測量和對多個試件進行測量并取算術平均值，提高了評價方法的準確性和可靠性。本發明定義了材料在不同沖擊次數下的動態損傷因子，通過該因子的定量變化過程，可以對不同材料的抗多次沖擊性能進行定量比較和評價。本發明將在國防和人防工程、核設施防護工程、石化防爆工程的抗多次沖擊設計領域得到廣泛應用，評價和提高防護工程結構的抗多次打擊能力。

附圖說明

附圖為本發明的超聲波法測量裝置的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。

本發明多次沖擊下材料動態損傷的評價方法，步驟如下：

第一步：采用超聲波法測量并計算沖擊試驗前試件中的原始平均波速v₀，平均波速為試件上至少5個不同位置波速v的算術平均值。其中v＝L/t，t為超聲波在試件前后表面的傳播時間，L為試件前后表面的距離；

第二步：對試件進行多次沖擊試驗；

第三步：采用超聲波法測量并計算試件在第n次沖擊后的平均波速v_n，平均波速為試件上至少5個不同位置波速v的算術平均值；

第四步：計算試件在第n次沖擊后的損傷因子：D_n＝1-v_n²/v₀²；

第五步：計算至少3個相同材料組成的試件在第n次沖擊后損傷因子的算術平均值用不同沖擊次數下的來評價該材料的動態損傷程度。

如附圖所示，在上述各步驟中的超聲波法測量裝置包括超聲波探測儀1、發射器2、試件3和接收器4。在試件的兩平行表面上涂上黃油作為耦合劑，由發射器產生的超聲波經過一定厚度的試件后被接收器接收。

在上述各步驟中，沖擊試驗可以采用落錘、分離式霍普金森壓桿、爆炸加載等能產生高應變率荷載的方法。

本發明將在國防和人防工程、核設施防護工程、石化防爆工程的抗多次沖擊設計領域得到廣泛應用，評價和提高防護工程結構的抗多次打擊能力。

下面結合實施例對本發明作進一步詳細說明。