[发明专利]一种单波导杆材料动态压痕实验方法

权利要求书

1.一种单波导杆材料动态压痕实验方法，其特征在于包括以下具体步骤：

(1)、在压杆的右端部一体设置球形的压头，压杆和压头的材料均为硬质合金，并在压杆的左端部固定脉冲整形器；

(2)、在压杆的中部固定电阻应变片，并将电阻应变片与信号调理器电连接，将信号调理器和计算机处理系统分别与数字示波器电连接；

(3)、在不安装被测试件的状态下进行撞击实验，具体为：发射撞击杆，撞击杆撞击压杆的左端，压杆中的应力波在压头处发生自由面反射，电阻应变片分别测得压杆中的入射波应变信号ε_i0(t)和反射波应变信号ε_ri(t)，同时测出压头的速度时程v_i(t)，然后通过傅立叶变换得到相应的频域变量E_i0(ω)、E_ri(ω)和V_i(ω)，即E_i0(ω)＝F[ε_i0(t)]，E_ri(ω)＝F[ε_ri(t)]，V_i(ω)＝F[v_i(t)]；

(4)、在不安装被测试件且去掉撞击杆的状态下进行实验，具体为：在压头上施加轴向力脉冲f(t)，电阻应变片测得应变信号ε_rf(t)，同时测出压头的速度时程v_f(t)，然后通过傅立叶变换得到相应的频域变量F_f(ω)、E_rf(ω)和V_f(ω)，即F_f(ω)＝F[f(t)]，E_rf(ω)＝F[ε_rf(t)]，V_f(ω)＝F[v_f(t)]；

(5)、在压头的右侧放置被测试件，并对被测试件的撞击面进行打磨，然后通过撞击杆进行撞击实验，具体为：发射撞击杆，撞击杆撞击压杆的左端，压杆右端部的球形的压头压入被测试件，形成压坑过程，同时，电阻应变片分别测得压杆中的入射波应变信号ε_i(t)和反射波应变信号ε_r(t)，并通过傅立叶变换得到相应的频域变量E_i(ω)和E_r(ω)；

(6)、将上述所测得的各个信号代入关系式：

处理后，得到压头的压入力时程曲线f_indent(t)、压入速度时程曲线v_indent(t)和压入位移时程曲线u_indent(t)，实现对材料动态力学性能的测试，上述关系式(1)、(2)中，E_r-indent(ω)表示频域中由压痕发生所产生的反射波信号成份，V_indent(ω)表示频域中的压头压入速度，F_indent(ω)表示频域中的压头压入力，符号F^-1[]表示傅立叶逆变换。

2.如权利要求1所述的一种单波导杆材料动态压痕实验方法，其特征在于：所述的压杆的直径与所述的压头的直径之比为1～6：1，所述的撞击杆的直径与所述的压杆的直径相等，所述的压杆的长度与所述的撞击杆的长度之比大于等于5。

3.如权利要求1所述的一种单波导杆材料动态压痕实验方法，其特征在于：所述的脉冲整形器为铜或铝质薄片，厚度为0.1～0.5mm。

4.如权利要求1所述的一种单波导杆材料动态压痕实验方法，其特征在于：所述的被测试件为圆盘状，且直径D大于10倍的压头直径，当被测试件的厚度L≤2C_pT_f或被测试件的直径D≤2C_pT_f时，其中：C_p表示被测试件的材料中P波波速，T_f表示被测试件的加载脉冲宽度，在所述的被测试件的右侧设置支撑重块，所述的支撑重块与所述的被测试件的右端面紧密接触。