[发明专利]分离式霍普金森杆实验的数据处理方法及数据处理系统

说明书

本案涉及一种分离式霍普金森杆实验的数据处理方法以及数据处理系统。其中所述数据处理方法包括：(a)根据入射波波形的基线设置相对于所述基线对称的起点区间，选取入射波波形与所述起点区间的上边界或下边界的首个交点为入射波起点；(b)根据所述步骤(a)得到的所述入射波起点，得到透射波起点、反射波起点，将所述入射波起点、透射波起点、反射波起点对齐，得到相同时刻的应力以及应变。上述数据处理方法以及处理系统至少包括数据处理过程简单、结果可靠等优点。

技术领域

本发明属于力学测量技术领域，具体涉及分离式霍普金森杆实验的数据处理方法以及数据处理系统。

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、航空航天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发生变化。因此，材料动态力学性能的研究具有十分重要的意义。

目前，在材料科学领域中测量材料在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(Split Hopkinson Pressure Bar,SHPB)实验装置。分离式霍普金森杆实验装置主要包括：分离式霍普金森杆、应变仪和数据采集系统，如图1所示，其中，分离式霍普金森杆主要包括：入射杆1、透射杆2、试样3和应变片4、5。应变片4、5分别贴到入射杆1、透射杆2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系统连接，最终得到不同高应变率下的材料应力应变曲线。

进行分离式霍普金森杆实验时，待测试样3夹在入射杆1和透射杆2之间。子弹以一定速度撞击入射杆1，使入射杆1中产生一定长度的应力波，即入射波。当入射波波传播到入射杆1与试样3接触端时，一部分应力波反射回入射杆1，即反射波，另一部分发生通过试样3传入透射杆2形成透射波。入射波、反射波、透射波的相关变化由应变片4、5和应变仪转化后被数据采集系统记录并保存为数据文件。

在实验过程中，应变片分别贴在入射杆和透射杆上，应力波从应变片位置传到试件上有一个时间差，为得到对应时刻的应力-应变曲线，需要消去该时间差。而且实际操作中发现反射波和透射波起点的确定十分重要，因为起点的位置直接决定了应力应变之间的相对关系。现有技术中，一般的做法是实验人员根据得到的图线手工处理数据，根据其对图线的观察将反射波与透射波的起点对齐，采用上述方法得到的实验数据可靠性差，由于仅凭数据处理人员的目测进行对齐，不同的实验人员很可能得到不同的结果，同一实验人员在不同时间也可能会得到不同的结果，因此很难利用不同次的实验的数据进行对比。因此，如何准确获得反射波和透射波起点，进而准确获得试验材料的应力应变曲线是本领域需要解决的问题。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种分离式霍普金森杆实验的数据处理方法。

本发明的一个目的是提供一种分离式霍普金森杆实验的数据处理系统。

根据本发明一个方面的一种分离式霍普金森杆实验的数据处理方法，包括：

(a)根据入射波波形的基线设置相对于所述基线分布的起点区间，选取入射波波形与所述起点区间的上边界或下边界的首个交点为入射波起点；

(b)根据所述步骤(a)得到的所述入射波起点，得到透射波起点、反射波起点，将所述入射波起点、透射波起点、反射波起点对齐，得到相同时刻的应力以及应变。

在所述数据处理方法的实施例中，在所述步骤(a)中，所述起点区间的上边界或下边界为三倍或四倍的标准差。