[發明專利]以動態拉伸應力幅值為變量的實驗方法及沖擊實驗裝置

有效

• 申請號: 201610344245.5
• 申請日: 2016-05-20
• 公開（公告）號: CN105784512B
• 公開（公告）日: 2018-08-24
• 發明（設計）人: 裴曉陽;彭輝;孔令堯;于繼東;姚松林;劉坤;賀紅亮;李平;柏勁松
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院流體物理研究所
• 主分類號: G01N3/307
• 分類號: G01N3/307;G01N1/28
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 何龍

本發明提供了一種以動態拉伸應力幅值為變量的實驗方法及沖擊實驗裝置，涉及沖擊動力學領域，其中以動態拉伸應力幅值為變量的實驗方法包括：S1.制備多個樣品靶；S2.制備多個飛片組，每個飛片組包括第一飛片層和用于與樣品靶碰撞的第二飛片層，所述第一飛片層與所述第二飛片層貼合，所述第一飛片層的阻抗小于所述第二飛片層的阻抗；S3.每個飛片組與一個樣品靶對應，構成一個沖擊實驗組；S4.對每個沖擊實驗組進行碰撞實驗。在實驗中獲得的只有動態拉伸應力幅值變化控制的單一變量所引起層裂的實驗數據，能顯著降低對拉伸應力幅值效應理論分析的難度。本發明還提供了一種沖擊實驗裝置。

技術領域

本發明涉及沖擊動力學領域，具體而言，涉及一種以動態拉伸應力幅值為變量的實驗方法及沖擊實驗裝置。

背景技術

動態拉伸實驗是沖擊動力學和動態高壓科學中重要的實驗手段，在材料動態拉伸性能研究、結構設計等方面具有廣闊的應用背景，也是研究高壓、高應變率下材料動態損傷的主要技術之一。其中，沖擊動力學是一門以力學、材料學、物理學為基礎的力學分支學科，以沖擊載荷作用下材料的動力學行為和結構特性為主要研究對象，包括材料構件在動載荷下的運動、變形、破壞和失效現象。主要應用領域有：爆破工程、鉆井開礦、機械加工、水下爆炸切割等。

在沖擊動力學中，根據外加載荷的不同，材料的斷裂形式主要分為拉伸斷裂和剪切斷裂。這是動態斷裂研究的兩大主要方向。顯而易見，當材料構件受拉伸應力作用而斷裂時稱為拉伸斷裂，受剪切應力作用而斷裂時稱為剪切斷裂。工程實際中大部分為拉伸斷裂現象，這種斷裂的作用機理為壓縮波在自由面反射稀疏波，使得材料構件中的局部區域受力處于拉伸狀態，一旦拉伸應力達到一定閾值、作用時間足夠長，材料便會發生拉伸斷裂，部分材料構件剝落，在斷裂面處形成新的自由面，沿新的自由面剝離的部分稱為層裂片，這種應力波反射引起的斷裂現象稱為反射斷裂，即通常所說的層裂。

在現有技術中，為了便于研究層裂現象，可采用氣炮、電炮等裝置(動態拉伸應變率范圍10⁴s^-1～10⁷s^-1，拉伸應力持續時間100ns～5ms)驅動飛片與樣品碰撞，從而實現對層裂損傷演化過程的研究。在實驗中，普遍采用的方案是通過改變碰撞速度，進而改變碰撞時的沖擊波強度，使得沖擊波后的壓應力大小變化，最終實現對拉伸應力幅值的調節。

但是現有的實驗過程中發現，通過改變碰撞速度所引起的層裂變化和理論拉伸應力幅值變化所引起的層裂變化存在較大偏差，嚴重影響平面沖擊實驗的準確性。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種以動態拉伸應力幅值為變量的實驗方法及沖擊實驗裝置，以改善上述問題。

本發明提供的一種以動態拉伸應力幅值為變量的實驗方法，包括：

S1.制備多個樣品靶，多個所述樣品靶的材質和厚度均相同。

S2.制備多個飛片組，每個飛片組包括第一飛片層和用于與樣品靶碰撞的第二飛片層，所述第一飛片層與所述第二飛片層貼合，所述第一飛片層的阻抗小于所述第二飛片層的阻抗，多個飛片組的第一飛片層的阻抗互不相同，多個飛片組的第二飛片層的厚度、材質均相同。

S3.每個飛片組與一個樣品靶對應，構成一個沖擊實驗組。

S4.對每個沖擊實驗組進行碰撞實驗，用每個沖擊實驗組中的飛片組撞擊對應的樣品靶，多個沖擊實驗組中的飛片組均以相同的碰撞速度撞擊對應的樣品靶。

以上所述的以動態拉伸應力幅值為變量的實驗方法，優選地，每個沖擊實驗組中的第一飛片層的厚度與第一飛片層的平均聲速之比的兩倍大于對應的樣品靶的厚度與樣品靶的平均聲速之比。