[发明专利]一种基于分离式霍普金森压杆实验技术的数据处理方法

说明书

本发明公开了一种基于分离式霍普金森压杆实验技术的数据处理方法。该方法包括以下步骤：归零调整：对数据采集装置得到的电压‑时间曲线进行波形的归零调整，即令初始电压值保持为零；数据平滑：对电压‑时间曲线进行平滑处理，消除异常点；选取波形：选择入射波、反射波和透射波的波头波尾位置，并截取波形；计算得出结果：对所截取波形进行计算得到工程应力应变曲线、真实应力应变曲线、应力时间曲线、应变时间曲线以及应变率时间曲线；数据保存：将得到的所有波形及数据进行保存操作。本发明方法适用于处理动态压缩力学性能测试数据，具有很强的实用性。

技术领域

本发明涉及材料动态力学测试技术领域，具体涉及一种基于分离式霍普金森压杆实验技术的数据处理方法。

背景技术

应变率是材料变形速率的一种度量，是应变对时间的导数。当应变率超过10^-2s^-1时，材料变形时表现出的力学行为被称为材料的动态力学行为。材料在石油钻探、航天航空尤其是兵器等领域应用时经常发生高应变率(10²s^-1-10⁴s^-1)甚至是超高应变率(10⁴s^-1-10⁶s^-1)的变形。此时，材料的失效形式不同于静载荷条件，而且很多材料的强度和塑性会随着应变率的变化而变化。因此，材料动态力学性能的研究具有重要的意义。

目前，测量材料的高应变率下的力学性能时使用最广泛的就是分离式霍普金森杆(SHPB)测试装置。SHPB测试装置主要由三部分组成：SHPB、动态应变仪和数据采集装置，如图1。其中，SHPB的主要组成部分包括：子弹、测速仪、入射杆、透射杆、吸收杆和应变片。应变片贴到入射杆和透射杆上，并通过电缆线连接到动态应变仪上，同时动态应变仪与数据采集装置连接。在数据采集装置记录的电压时间曲线转化为应力应变曲线等的过程中，主要存在着以下几个方面的问题：

(1)分离式霍普金森杆主要利用应变片产生的电阻变化使平衡电桥电路发生改变，进而输出电压差，装置初始电桥电路的不平衡将导致测试数据的整体误差；

(2)电压时间曲线中入射波、反射波和透射波波头波尾位置的选取对于计算得出的应力应变曲线有很大的影响。现有技术中对波头波尾选取的方法主要以1/3h,2/3h(h为波的振幅)拟合曲线，并求出截距来确定波形，这种选取方法确定的波头波尾位置与真实位置有很大出入，尤其某些复杂波形，将对计算得出的应力应变曲线产生很大影响。

(3)电压时间曲线是由不同时刻的数据点组成的，一般分离式霍普金森压杆实验测试中，有效数据点在80个以上，获得每一条曲线都需要经过计算。同时，采集装置记录的电压-时间曲线以及处理过程中的曲线都易出现异常数据点，由于噪声干扰等因素，整体曲线的波动性也比较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于分离式霍普金森压杆实验技术的数据处理方法，以更加真实地反映试样动态力学性能。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于分离式霍普金森压杆实验技术的数据处理方法，包括以下步骤：

第一步，归零调整：对数据采集装置得到的电压-时间曲线进行波形的归零调整，即令初始电压值保持为零；

第二步，数据平滑：对电压-时间曲线进行平滑处理，消除异常点；

第三步，选取波形：选择入射波、反射波和透射波的波头波尾位置，并截取波形；

第四步，计算得出结果：对所截取波形进行计算得到工程应力应变曲线、真实应力应变曲线、应力时间曲线、应变时间曲线以及应变率时间曲线；

第五步，数据保存：将得到的所有波形及数据进行保存操作。