[发明专利]一种爆炸载荷下I型裂纹动态断裂韧度测试方法

权利要求书

1.一种爆炸载荷下I型裂纹动态断裂韧度测试方法，其特征在于，该爆炸载荷下I型裂纹动态断裂韧度测试方法利用带裂纹及炮孔的矩形板试样，通过炮孔放置雷管，并使爆炸产生压力，实现了对试样的冲击加载，将测得的应变信号通过平面应力问题的应力应变关系即公式转换为压力值，数据文件格式为文本文档，两列，一列为时间，一列为对应的应变值，得到压力时程曲线，代入有限元程序，在建立模型后，在炮孔表面添加边界条件，将上面的压力时程曲线作为荷载添加，使用位移外推法计算试样的动态应力强度因子，即根据I型裂纹近场的位移与应力强度因子的关系得到动态应力强度因子表达式：通过有限元软件，根据荷载历史得到位移时间曲线，进而通过上述动态应力强度因子表达式得到动态应力强度因子与时间的曲线；再根据试样的起裂时间确定动态断裂韧度。

2.如权利要求1所述的爆炸载荷下I型裂纹动态断裂韧度测试方法，其特征在于，该爆炸载荷下I型裂纹动态断裂韧度测试方法包括以下步骤：

第一步，采用矩形板状试样，由水泥砂浆制成，r为炮孔半径，炮孔中心处放置雷管，配合比为：水泥：沙＝1：3；矩形板状试样尺寸为：a＝100mm，W＝200mm，H＝120mm，W_L＝250mm，r＝20mm，试件厚度B＝80mm，矩形板状试样的弹性模量E＝32GPa，泊松比v＝0.15，密度ρ＝1900kg/m³，抗拉强度σ_t＝3.87MPa；反射波到达裂纹尖端需要的时间为119μs；

第二步，采用雷管进行爆破，雷管放置在炮孔中心，使用实验室的DH5939高速数据采集记录仪进行数据采集，采样频率为10MHz，断裂的时间通过矩形板状试样裂尖处应变片记录的应变信号来确定，具体原理为，裂纹扩展时会在裂尖附近引起卸载效应，在矩形板状试样开裂前应变增大，在开裂后应变减小，由此在应变曲线上会形成一个峰值点，该峰值点即为起裂点，紧凑拉伸矩形板状试样±25°为最佳的贴片范围；

在炮孔周边粘贴应变片来分别测试沿炮孔径向和环向应变值，第一应变片测试径向应变，而第二应变片测试沿炮孔环向应变，第三应变片粘贴于裂纹尖端处测试裂纹尖端的应变；

记第一应变片测得的应变为ε₁，第二应变片的应变为ε₂，第三应变片的应变为ε₃，炮孔周边第一应变片测得的应变为ε₁，第二应变片的应变为ε₂，以第三应变片上应变信号的峰值点对应的时刻作为试样的起裂时刻t_end，减去试样开始受到载荷作用的时刻t_start，得到试样的起裂时间t_f，根据压力与应变ε₁和ε₂的关系，计算压力时程曲线，建立有限元模型，将压力时程曲线作为荷载输入，得到位移时间曲线，进而得到动态应力强度因子与时间的曲线，根据t_f确定动态断裂韧度。