[發(fā)明專利]分離式霍普金森桿實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理方法及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811148650.5
• 申請(qǐng)日: 2018-09-29
• 公開（公告）號(hào): CN110967246B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李穎;白國娟;伍海輝;王少輝;戴磊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國航發(fā)商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G01N3/00
• 分類號(hào): G01N3/00
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 喻學(xué)兵

本案涉及一種分離式霍普金森桿實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理方法以及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。其中所述數(shù)據(jù)處理方法包括：(a)根據(jù)入射波波形的基線設(shè)置相對(duì)于所述基線對(duì)稱的起點(diǎn)區(qū)間，選取入射波波形與所述起點(diǎn)區(qū)間的上邊界或下邊界的首個(gè)交點(diǎn)為入射波起點(diǎn)；(b)根據(jù)所述步驟(a)得到的所述入射波起點(diǎn)，得到透射波起點(diǎn)、反射波起點(diǎn)，將所述入射波起點(diǎn)、透射波起點(diǎn)、反射波起點(diǎn)對(duì)齊，得到相同時(shí)刻的應(yīng)力以及應(yīng)變。上述數(shù)據(jù)處理方法以及處理系統(tǒng)至少包括數(shù)據(jù)處理過程簡(jiǎn)單、結(jié)果可靠等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于力學(xué)測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及分離式霍普金森桿實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理方法以及數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。

背景技術(shù)

應(yīng)變率是材料變形速率的一種度量，是應(yīng)變對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)。當(dāng)應(yīng)變率超過10^-2s^-1時(shí)，材料變形時(shí)表現(xiàn)出的力學(xué)行為被稱為材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)行為。材料在石油鉆探、航空航天尤其是兵器等領(lǐng)域應(yīng)用時(shí)經(jīng)常發(fā)生高應(yīng)變率(10²s^-1-10⁴s^-1)甚至是超高應(yīng)變率(10⁴s^-1-10⁶s^-1)的變形。此時(shí)，材料的失效形式不同于靜載荷條件，而且很多材料的強(qiáng)度和塑性會(huì)隨著應(yīng)變率的變化發(fā)生變化。因此，材料動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的研究具有十分重要的意義。

目前，在材料科學(xué)領(lǐng)域中測(cè)量材料在高應(yīng)變率下的力學(xué)性能時(shí)使用最廣泛的就是分離式霍普金森桿(Split Hopkinson Pressure Bar,SHPB)實(shí)驗(yàn)裝置。分離式霍普金森桿實(shí)驗(yàn)裝置主要包括：分離式霍普金森桿、應(yīng)變儀和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，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(yīng)變片4、5。應(yīng)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(dòng)態(tài)應(yīng)變儀上，同時(shí)動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接，最終得到不同高應(yīng)變率下的材料應(yīng)力應(yīng)變曲線。

進(jìn)行分離式霍普金森桿實(shí)驗(yàn)時(shí)，待測(cè)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(chǎn)生一定長(zhǎng)度的應(yīng)力波，即入射波。當(dāng)入射波波傳播到入射桿1與試樣3接觸端時(shí)，一部分應(yīng)力波反射回入射桿1，即反射波，另一部分發(fā)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(guān)變化由應(yīng)變片4、5和應(yīng)變儀轉(zhuǎn)化后被數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄并保存為數(shù)據(jù)文件。

在實(shí)驗(yàn)過程中，應(yīng)變片分別貼在入射桿和透射桿上，應(yīng)力波從應(yīng)變片位置傳到試件上有一個(gè)時(shí)間差，為得到對(duì)應(yīng)時(shí)刻的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，需要消去該時(shí)間差。而且實(shí)際操作中發(fā)現(xiàn)反射波和透射波起點(diǎn)的確定十分重要，因?yàn)槠瘘c(diǎn)的位置直接決定了應(yīng)力應(yīng)變之間的相對(duì)關(guān)系。現(xiàn)有技術(shù)中，一般的做法是實(shí)驗(yàn)人員根據(jù)得到的圖線手工處理數(shù)據(jù)，根據(jù)其對(duì)圖線的觀察將反射波與透射波的起點(diǎn)對(duì)齊，采用上述方法得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可靠性差，由于僅憑數(shù)據(jù)處理人員的目測(cè)進(jìn)行對(duì)齊，不同的實(shí)驗(yàn)人員很可能得到不同的結(jié)果，同一實(shí)驗(yàn)人員在不同時(shí)間也可能會(huì)得到不同的結(jié)果，因此很難利用不同次的實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比。因此，如何準(zhǔn)確獲得反射波和透射波起點(diǎn)，進(jìn)而準(zhǔn)確獲得試驗(yàn)材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線是本領(lǐng)域需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種分離式霍普金森桿實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理方法。

本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種分離式霍普金森桿實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。

根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的一種分離式霍普金森桿實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理方法，包括：

(a)根據(jù)入射波波形的基線設(shè)置相對(duì)于所述基線分布的起點(diǎn)區(qū)間，選取入射波波形與所述起點(diǎn)區(qū)間的上邊界或下邊界的首個(gè)交點(diǎn)為入射波起點(diǎn)；

(b)根據(jù)所述步驟(a)得到的所述入射波起點(diǎn)，得到透射波起點(diǎn)、反射波起點(diǎn)，將所述入射波起點(diǎn)、透射波起點(diǎn)、反射波起點(diǎn)對(duì)齊，得到相同時(shí)刻的應(yīng)力以及應(yīng)變。

在所述數(shù)據(jù)處理方法的實(shí)施例中，在所述步驟(a)中，所述起點(diǎn)區(qū)間的上邊界或下邊界為三倍或四倍的標(biāo)準(zhǔn)差。