[发明专利]利用挠曲电效应的霍普金森杆应力波测量系统和测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及基于霍普金森杆的试验技术领域，具体涉及利用挠曲电效应的霍普金森杆应力波测量系统和测量方法。

背景技术

在冲击与爆炸等军事科学领域中，高应变率作为一种模拟真实环境的加载手段，被广泛地应用于各种材料的研究中。而由于高应变率的加载手段特殊，目前应用最为广泛的就是基于霍普金森杆的各类实验平台。简而言之，即将待测材料固定于两根长直金属杆间，由子弹(金属块)以一定初速度敲击输入杆左端，并在输入杆上产生应力波，位于输入杆上的应变片检测到该应力波导致的应变信号并送入应变电路；应力波通过待测材料后发生波形变化，由输出杆传递至吸收杆，并由阻尼器将剩余能量吸收，此时位于输出杆的应变片将变化后的应力波导致的动态应变检测并输出至应变电路。由通过待测应力波经过材料之前和之后的波形变化来分析和研究待测材料的特性。

霍普金森杆加载平台是目前使用最为广泛、发展最为成熟、技术最为先进的超高应变率加载平台，具有极高的应用价值。然而，其技术仍存在一定的不足。在维持时间仅为数十微秒(μs)的应力波测量过程中，测量波形的真实度对分析材料特性具有极其重要的意义。而目前测量应力波的手段为应变测量，这意味着因应变片存在一定长度而导致无法获得真实的波形：应变片输出的应变信号仅为其所在区域的平均应变，因此其不但会平滑真实波形，还会导致波形维持时间延长，使得原本极其重要的波形信息难以真实获取，对研究材料特性带来误差。设真实波形为x(t)，则应变片测量得到的波形为

xs(t)=∫0tx(t)dtΔT,t=0~ΔT;∫t-ΔTtx(t)dtΔt,t=ΔT~T∫t-ΔTTx(t)dtΔT,t=T~T+ΔT;---(1)]]>

其中x_s(t)是应变片测得的信号，ΔT是应力波某一点经过应变片所需的时间，T是应力波持续的时间长度。