霍普金森压杆试验作为一门经典力学测试技术,起源于1914年的Hopkinson构想,主要用于研究材料在冲击载荷下的应力-应变关系。1949年Kolsky的改进使其成为分离式Hopkinson压杆(SHPB),通过分离式结构测量材料动态性能,尤其在测试岩石、混凝土等材料的抗冲击特性方面表现出色。
作为霍普金森压杆试验中的关键设备,DC-97A/DC-96A拥有极宽的频率响应范围,数字灵敏度可调,不仅适用于应变桥路,还适用于直流电压测量。其强大的信号传输能力和双电源系统,确保了在各种冲击试验中的精确测量,如落锤冲击、兵器爆炸和高速风洞测试。
霍普金森杆实验中,脉冲压缩波在入射杆、试样和透射杆中来回透反射,试样在短时间内承受多次透反射作用,应力和应变状态趋于稳定。通过测量应变片获取入射应力、透射应力和反射应力随时间的变化曲线,可以得到试样的应力、应变和应变率关系。
高压气枪发射的子弹轴向撞击输入杆,产生弹性应力波,弹性应力波从撞击端分别传播进子弹和输入杆。进入输入杆的弹性应力波到达输入杆与试样交界面时,由于两者的阻抗不同,一部分脉冲将在界面处发生反射,而剩余部分进入试样,同样在试样与输出杆界面处发生反射和透射。通过应力对试样的作用压缩试样。
复合材料作为粘弹性材料,在动态压缩试验中,通过在输入杆头端粘贴铜片作为波形整形器,延长入射波上升沿,确保轴向应力均匀性。动态拉伸试验相对复杂,采用反射式SHPB装置,通过应变片记录波形,得到应力-应变曲线。
1、通过应力对试样的作用压缩试样。压缩脉冲的幅度近似于常值,其直接正比于撞击速度。
2、试验中,通过改变撞击速度,可以控制冲击荷载和应变率,进而揭示材料在不同应变率下的响应。例如,铝在高应变率下的变形情况。此外,霍普金森压杆还用于研究应力波传播特性和能量耗散,优化炸药性能,降低大块率,提升破岩效果。复合岩体的破坏过程随冲击速度增加而加剧,碎块形态发生变化。
3、霍普金森杆实验中,脉冲压缩波在入射杆、试样和透射杆中来回透反射,试样在短时间内承受多次透反射作用,应力和应变状态趋于稳定。通过测量应变片获取入射应力、透射应力和反射应力随时间的变化曲线,可以得到试样的应力、应变和应变率关系。
4、SHPB技术的核心在于一维应力波理论,通过测量压杆上的应变波形,精确推断材料在冲击下的响应。其卓越之处在于它能够轻松处理动态应力应变测量难题,只需调整子弹(撞击杆)的速度和形状,就能精确调控输入材料的冲击波形,从而揭示材料在不同应变率下的行为。
5、霍普金森杆实验基于一维假定和应力均匀假定,通过一维应力式计算动态应力、应变、应变率随时间变化趋势,进而得出三者之间对应关系。此技术已在动态压缩、拉伸和剪切试验中得到广泛应用,为复合材料动态性能提供了深入分析。
1、三波法是霍普金森压杆(SHPB)测试中的一种数据处理方法。大多数材料在强度等力学性质方面都表现出某种程度的加载率或应变率敏感性。高幅值短持续时间脉冲和荷载所引起的材料力学性质的应变率效应,对于抗动载的结构设计与分析是非常重要的。
2、三波法是霍普金森压杆(SHPB)测试中用于数据处理的一种方法。许多材料在强度等力学特性上表现出加载率或应变率敏感性。高幅值短持续时间的脉冲和荷载引起的应变率效应,对于抗动载的结构设计与分析至关重要。这些动载可以来源于常规武器侵彻与爆炸、偶然爆炸和高速撞击等军事和民用事件。
3、波场具有空间性和时间性。空间性指的是波动在空间中形成的场域,这个场域有一定的范围和形状。时间性则是指波动随时间的变化,这种变化在波场上表现为波动的演化、传播和衰减等。波场的物理意义 波场是波动物理的重要概念。在量子物理、电磁学、声学等领域,对波场的研究有着重要的实际意义。
4、波场的实际应用 波场的概念在多个领域有实际应用。例如,在光学中,光波的传播就可以看作是波场的一种表现;在声波领域,声波的传播也需要借助波场来实现。此外,波场的研究对于理解波动现象的本质、探索新的物理现象以及开发相关应用都有重要意义。
5、固体地球物理学包含的分支学科涉及海、陆、空三个领域,可以说是天文、物理、数学、化学和地质学之间的边缘学科。