[發明專利]分離式霍普金森桿實驗的數據處理方法及數據處理系統

有效

• 申請號: 201811148650.5
• 申請日: 2018-09-29
• 公開（公告）號: CN110967246B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發明（設計）人: 李穎;白國娟;伍海輝;王少輝;戴磊
• 申請（專利權）人: 中國航發商用航空發動機有限責任公司
• 主分類號: G01N3/00
• 分類號: G01N3/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 喻學兵

本案涉及一種分離式霍普金森桿實驗的數據處理方法以及數據處理系統。其中所述數據處理方法包括：(a)根據入射波波形的基線設置相對于所述基線對稱的起點區間，選取入射波波形與所述起點區間的上邊界或下邊界的首個交點為入射波起點；(b)根據所述步驟(a)得到的所述入射波起點，得到透射波起點、反射波起點，將所述入射波起點、透射波起點、反射波起點對齊，得到相同時刻的應力以及應變。上述數據處理方法以及處理系統至少包括數據處理過程簡單、結果可靠等優點。

技術領域

本發明屬于力學測量技術領域，具體涉及分離式霍普金森桿實驗的數據處理方法以及數據處理系統。

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、航空航天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發生變化。因此，材料動態力學性能的研究具有十分重要的意義。

目前，在材料科學領域中測量材料在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(Split Hopkinson Pressure Bar,SHPB)實驗裝置。分離式霍普金森桿實驗裝置主要包括：分離式霍普金森桿、應變儀和數據采集系統，如圖1所示，其中，分離式霍普金森桿主要包括：入射桿1、透射桿2、試樣3和應變片4、5。應變片4、5分別貼到入射桿1、透射桿2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系統連接，最終得到不同高應變率下的材料應力應變曲線。

進行分離式霍普金森桿實驗時，待測試樣3夾在入射桿1和透射桿2之間。子彈以一定速度撞擊入射桿1，使入射桿1中產生一定長度的應力波，即入射波。當入射波波傳播到入射桿1與試樣3接觸端時，一部分應力波反射回入射桿1，即反射波，另一部分發生通過試樣3傳入透射桿2形成透射波。入射波、反射波、透射波的相關變化由應變片4、5和應變儀轉化后被數據采集系統記錄并保存為數據文件。

在實驗過程中，應變片分別貼在入射桿和透射桿上，應力波從應變片位置傳到試件上有一個時間差，為得到對應時刻的應力-應變曲線，需要消去該時間差。而且實際操作中發現反射波和透射波起點的確定十分重要，因為起點的位置直接決定了應力應變之間的相對關系。現有技術中，一般的做法是實驗人員根據得到的圖線手工處理數據，根據其對圖線的觀察將反射波與透射波的起點對齊，采用上述方法得到的實驗數據可靠性差，由于僅憑數據處理人員的目測進行對齊，不同的實驗人員很可能得到不同的結果，同一實驗人員在不同時間也可能會得到不同的結果，因此很難利用不同次的實驗的數據進行對比。因此，如何準確獲得反射波和透射波起點，進而準確獲得試驗材料的應力應變曲線是本領域需要解決的問題。

發明內容

本發明的一個目的是提供一種分離式霍普金森桿實驗的數據處理方法。

本發明的一個目的是提供一種分離式霍普金森桿實驗的數據處理系統。

根據本發明一個方面的一種分離式霍普金森桿實驗的數據處理方法，包括：

(a)根據入射波波形的基線設置相對于所述基線分布的起點區間，選取入射波波形與所述起點區間的上邊界或下邊界的首個交點為入射波起點；

(b)根據所述步驟(a)得到的所述入射波起點，得到透射波起點、反射波起點，將所述入射波起點、透射波起點、反射波起點對齊，得到相同時刻的應力以及應變。

在所述數據處理方法的實施例中，在所述步驟(a)中，所述起點區間的上邊界或下邊界為三倍或四倍的標準差。