[發明專利]用于分離式霍普金森桿的激光引伸計裝置的測試方法

有效

• 申請號: 202010417833.3
• 申請日: 2020-05-18
• 公開（公告）號: CN111678453B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 王文強;劉福東;李良圖
• 申請（專利權）人: 江蘇禹治流域管理技術研究院有限公司
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16;G01B11/02
• 代理公司: 南京源古知識產權代理事務所(普通合伙) 32300
• 代理人: 鄭宜梅

1.一種用于分離式霍普金森桿的激光引伸計裝置的測試方法，該裝置包含校準測試裝置和應變測試裝置，其特征在于，

所述校準裝置包括金屬試件、入射桿、透射桿、激光發射器、調光凸透鏡、直角棱鏡、入射端凸透鏡，所述應變測試裝置包含入射端激光探測器、分光端激光探測器及透射端激光探測器，金屬試件兩端分別與入射桿、透射桿連接，激光發射器位于金屬試件一側，調光凸透鏡位于激光發射器與金屬試件之間，直角棱鏡位于金屬試件另一側，且直角棱鏡的直角正對金屬試件的中軸線，入射端凸透鏡、入射端激光探測器、分光端凸透鏡及分光端激光探測器與入射桿位于直角棱鏡的同一側，經過金屬試件的光透過直角棱鏡分光后的一半激光經過分光鏡二次分光，一部分激光透過入射端凸透鏡進入入射端激光探測器，另一部分激光透過分光端凸透鏡進入分光端激光探測器；經過金屬試件的光透過直角棱鏡分光后的另一半激光透過透射端凸透鏡進入透射端激光探測器；

金屬試件包括中部的標距段和兩端的過渡段，標距段為圓柱體，過渡段為圓弧過渡段，圓弧過渡段的側面向軸線凹陷；

包括校準測試和應變測試，

校準測試包括：用固定在平移臺上的不透明校準板阻擋激光束，平移臺可實現微米級位移，以固定步長移動校準板，通過三個激光探測器測量激光強度的變化，確定輸出電壓與位移的關系作為激光探測器的靈敏度系數；

應變測試包括總應變測試：設入射端激光探測器、分光端激光探測器及透射端激光探測器的激光靈敏度系數分別為k₁、k₂、k₃，

當激光強度變化超過分光端激光探測器的量程時，總應變作為入射端激光探測器和透射端激光探測器輸出電壓的函數，計算總應變ε_tot為：

其中，u₁(t)為入射端激光探測器輸出電壓，u₃(t)為透射端激光探測器輸出電壓，L_s為金屬試件總長度；

當金屬試件處于線彈性階段時，激光強度變化沒有超過分光端激光探測器的量程時，采用分光端激光探測器與透射端激光探測器的輸出電壓計算總應變ε_ela：

其中，u₂(t)為分光端激光探測器輸出電壓。

2.根據權利要求1所述的測試方法，其特征在于，應變測試還包括根據金屬試件過渡段的形狀和尺寸計算得到過渡段總變形，計算方法為：

以金屬試件的軸線為x軸，以過渡段與標距段的交界面過圓點的豎線為y軸建立直角坐標系，則在荷載F作用下過渡段的軸向應變計算公式如下：

其中，Es是金屬試件的彈性模量，A(x)是x軸坐標對應的截面面積，其計算公式如下：

A(x)＝πr²(x) (4)

其中，r(x)為橫坐標x對應的試件截面半徑，其計算公式如下：

其中，R為圓弧過渡段的圓弧半徑，r₀是過渡段和標距段交界面的半徑，π為3.14，

設兩個過渡段的總變形為ΔLx，通過對整個過渡段r(0)＝r0，r(x0)＝r1積分計算，根據式(3)，(4)，(5)可得：

3.根據權利要求2所述的測試方法，其特征在于，應變測試還包括跟據金屬試件總應變和過渡段的變形計算金屬試件標距段的應變，計算方法為：

金屬試件總應變定義為：

△L＝△L_s-△L_x (8)

其中，ε為金屬試件的總應變，ε取ε_tot或ε_ela，△L_s為金屬試件的總變形，根據式(7)、式(8)計算標距段的總變形△L；

再根據標距段的總變形和標距段的總長度計算標距段的應變為：

其中L為標距段總長度。

4.根據權利要求1所述的測試方法，其特征在于，還包括鎖緊螺母，金屬試件兩端設有螺紋，金屬試件兩端分別與入射桿、透射桿通過螺紋連接，鎖緊螺母用于鎖緊金屬試件與入射桿、金屬試件與透射桿。