[发明专利]一种材料大变形冲击拉伸实验方法

说明书

本发明公开了一种材料大变形冲击拉伸实验方法，特点是在支架的上端设置支承块，将管状的透射杆竖直设置，并将透射杆的上端与支承块固定连接，选取材质、长度、直径均与透射杆相同的管状的入射杆，将入射杆竖直设置在透射杆的下方且与透射杆同轴，入射杆的下端一体设置有凸台，在透射杆的下端与入射杆的上端之间固定被测试件，发射撞击杆，撞击杆撞击固定在入射杆下端的凸台，测得应变信号，将所测得的应变信号代入关系式处理后，得到被测试件在实验中的轴向工程应力、工程应变和工程应变率时程曲线；优点是实现了持续稳定的实验应变率；且在与传统霍普金森拉杆实验同样最大应变下，本方法的应变率可达到10S^‑1量级。

技术领域

本发明涉及一种用于测试材料动态性能的实验方法，尤其涉及一种材料大变形冲击拉伸实验方法。

背景技术

工程材料在动态加载条件下的力学响应特性及破坏条件的确定是工程设计、工程仿真与分析的最基本的前提条件之一。其通常采用材料本构方程及相应参数和材料破坏条件来描述，且需要通过材料动态加载实验来确定。

分离式霍普金森拉杆是现今最为广泛使用并被认为可靠、有效的测试材料高应变率下拉伸力学特性的实验装置，可用来测试各种工程材料在10²～10³S^-1量级应变率范围内的动态应力－应变曲线及材料的破坏应变。与其它测试技术相比，霍普金森拉杆实验具有加载平稳可控、测试精度高、装置耐用可靠等优点。但是传统的霍普金森拉杆在装置总长度有限的情况下，其只能在较高应变率下实现较大的实验应变，而在100S^-1量级的应变率下通常无法达到足够大的实验应变从而无法测得材料的破坏应变。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可实现试件在10S^-1量级应变率下的材料动态拉伸应力-应变曲线测试以及在100s^-1量级应变率下材料的拉伸破坏应变测试的材料大变形冲击拉伸实验方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种材料大变形冲击拉伸实验方法，包括以下具体步骤：

(1)、在支架的上端设置支承块，将管状的透射杆竖直设置，并将透射杆的上端与支承块固定连接，支承块的材料波阻抗大于等于透射杆的材料波阻抗，且支承块的横截面积大于等于透射杆横截面积的100倍，支承块的重量大于等于透射杆重量的50倍；

(2)、在支架上固定设置高压气炮，透射杆竖直向下穿过高压气炮，且透射杆与高压气炮中的炮管同轴设置，高压气炮的上端与透射杆之间密封，撞击杆同轴设置在炮管中且同轴套设在透射杆外；

(3)、选取材质、长度、直径均与透射杆相同的管状的入射杆，将入射杆竖直设置在透射杆的下方且与透射杆同轴，入射杆的下端一体设置有凸台，在支架的下端固定设置支撑弹簧，支撑弹簧竖直支撑在凸台的下端面上，并在凸台的正下方设置吸能块，然后在入射杆上同轴套设导管，并将导管与支架固定，入射杆与导管之间具有可供撞击杆滑入的间隙，且入射杆与撞击杆之间满足关系：1.05×(L₀/C₀)≤(L_striker/C_striker)≤1.1×(L₀/C₀)，其中：L₀、L_striker分别为入射杆、撞击杆的长度，C₀、C_striker分别为入射杆、撞击杆中的一维应力波速；

(4)、在透射杆的下端与入射杆的上端之间固定被测试件；