[發明專利]一種基于分離式霍普金森壓桿實驗技術的數據處理方法

有效

• 申請號: 201810072352.6
• 申請日: 2018-01-25
• 公開（公告）號: CN108375501B
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 王金相;李元龍;黃瑞源
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;G01N3/06
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 薛云燕

本發明公開了一種基于分離式霍普金森壓桿實驗技術的數據處理方法。該方法包括以下步驟：歸零調整：對數據采集裝置得到的電壓?時間曲線進行波形的歸零調整，即令初始電壓值保持為零；數據平滑：對電壓?時間曲線進行平滑處理，消除異常點；選取波形：選擇入射波、反射波和透射波的波頭波尾位置，并截取波形；計算得出結果：對所截取波形進行計算得到工程應力應變曲線、真實應力應變曲線、應力時間曲線、應變時間曲線以及應變率時間曲線；數據保存：將得到的所有波形及數據進行保存操作。本發明方法適用于處理動態壓縮力學性能測試數據，具有很強的實用性。

技術領域

本發明涉及材料動態力學測試技術領域，具體涉及一種基于分離式霍普金森壓桿實驗技術的數據處理方法。

背景技術

應變率是材料變形速率的一種度量，是應變對時間的導數。當應變率超過10^-2s^-1時，材料變形時表現出的力學行為被稱為材料的動態力學行為。材料在石油鉆探、航天航空尤其是兵器等領域應用時經常發生高應變率(10²s^-1-10⁴s^-1)甚至是超高應變率(10⁴s^-1-10⁶s^-1)的變形。此時，材料的失效形式不同于靜載荷條件，而且很多材料的強度和塑性會隨著應變率的變化而變化。因此，材料動態力學性能的研究具有重要的意義。

目前，測量材料的高應變率下的力學性能時使用最廣泛的就是分離式霍普金森桿(SHPB)測試裝置。SHPB測試裝置主要由三部分組成：SHPB、動態應變儀和數據采集裝置，如圖1。其中，SHPB的主要組成部分包括：子彈、測速儀、入射桿、透射桿、吸收桿和應變片。應變片貼到入射桿和透射桿上，并通過電纜線連接到動態應變儀上，同時動態應變儀與數據采集裝置連接。在數據采集裝置記錄的電壓時間曲線轉化為應力應變曲線等的過程中，主要存在著以下幾個方面的問題：

(1)分離式霍普金森桿主要利用應變片產生的電阻變化使平衡電橋電路發生改變，進而輸出電壓差，裝置初始電橋電路的不平衡將導致測試數據的整體誤差；

(2)電壓時間曲線中入射波、反射波和透射波波頭波尾位置的選取對于計算得出的應力應變曲線有很大的影響。現有技術中對波頭波尾選取的方法主要以1/3h,2/3h(h為波的振幅)擬合曲線，并求出截距來確定波形，這種選取方法確定的波頭波尾位置與真實位置有很大出入，尤其某些復雜波形，將對計算得出的應力應變曲線產生很大影響。

(3)電壓時間曲線是由不同時刻的數據點組成的，一般分離式霍普金森壓桿實驗測試中，有效數據點在80個以上，獲得每一條曲線都需要經過計算。同時，采集裝置記錄的電壓-時間曲線以及處理過程中的曲線都易出現異常數據點，由于噪聲干擾等因素，整體曲線的波動性也比較大。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于分離式霍普金森壓桿實驗技術的數據處理方法，以更加真實地反映試樣動態力學性能。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種基于分離式霍普金森壓桿實驗技術的數據處理方法，包括以下步驟：

第一步，歸零調整：對數據采集裝置得到的電壓-時間曲線進行波形的歸零調整，即令初始電壓值保持為零；

第二步，數據平滑：對電壓-時間曲線進行平滑處理，消除異常點；

第三步，選取波形：選擇入射波、反射波和透射波的波頭波尾位置，并截取波形；

第四步，計算得出結果：對所截取波形進行計算得到工程應力應變曲線、真實應力應變曲線、應力時間曲線、應變時間曲線以及應變率時間曲線；

第五步，數據保存：將得到的所有波形及數據進行保存操作。