[发明专利]用于分离式霍普金森杆的激光引伸计装置的测试方法

权利要求书

1.一种用于分离式霍普金森杆的激光引伸计装置的测试方法，该装置包含校准测试装置和应变测试装置，其特征在于，

所述校准装置包括金属试件、入射杆、透射杆、激光发射器、调光凸透镜、直角棱镜、入射端凸透镜，所述应变测试装置包含入射端激光探测器、分光端激光探测器及透射端激光探测器，金属试件两端分别与入射杆、透射杆连接，激光发射器位于金属试件一侧，调光凸透镜位于激光发射器与金属试件之间，直角棱镜位于金属试件另一侧，且直角棱镜的直角正对金属试件的中轴线，入射端凸透镜、入射端激光探测器、分光端凸透镜及分光端激光探测器与入射杆位于直角棱镜的同一侧，经过金属试件的光透过直角棱镜分光后的一半激光经过分光镜二次分光，一部分激光透过入射端凸透镜进入入射端激光探测器，另一部分激光透过分光端凸透镜进入分光端激光探测器；经过金属试件的光透过直角棱镜分光后的另一半激光透过透射端凸透镜进入透射端激光探测器；

金属试件包括中部的标距段和两端的过渡段，标距段为圆柱体，过渡段为圆弧过渡段，圆弧过渡段的侧面向轴线凹陷；

包括校准测试和应变测试，

校准测试包括：用固定在平移台上的不透明校准板阻挡激光束，平移台可实现微米级位移，以固定步长移动校准板，通过三个激光探测器测量激光强度的变化，确定输出电压与位移的关系作为激光探测器的灵敏度系数；

应变测试包括总应变测试：设入射端激光探测器、分光端激光探测器及透射端激光探测器的激光灵敏度系数分别为k₁、k₂、k₃，

当激光强度变化超过分光端激光探测器的量程时，总应变作为入射端激光探测器和透射端激光探测器输出电压的函数，计算总应变ε_tot为：

其中，u₁(t)为入射端激光探测器输出电压，u₃(t)为透射端激光探测器输出电压，L_s为金属试件总长度；

当金属试件处于线弹性阶段时，激光强度变化没有超过分光端激光探测器的量程时，采用分光端激光探测器与透射端激光探测器的输出电压计算总应变ε_ela：

其中，u₂(t)为分光端激光探测器输出电压。

2.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，应变测试还包括根据金属试件过渡段的形状和尺寸计算得到过渡段总变形，计算方法为：

以金属试件的轴线为x轴，以过渡段与标距段的交界面过圆点的竖线为y轴建立直角坐标系，则在荷载F作用下过渡段的轴向应变计算公式如下：

其中，Es是金属试件的弹性模量，A(x)是x轴坐标对应的截面面积，其计算公式如下：

A(x)＝πr²(x) (4)

其中，r(x)为横坐标x对应的试件截面半径，其计算公式如下：

其中，R为圆弧过渡段的圆弧半径，r₀是过渡段和标距段交界面的半径，π为3.14，

设两个过渡段的总变形为ΔLx，通过对整个过渡段r(0)＝r0，r(x0)＝r1积分计算，根据式(3)，(4)，(5)可得：

3.根据权利要求2所述的测试方法，其特征在于，应变测试还包括跟据金属试件总应变和过渡段的变形计算金属试件标距段的应变，计算方法为：

金属试件总应变定义为：

△L＝△L_s-△L_x (8)

其中，ε为金属试件的总应变，ε取ε_tot或ε_ela，△L_s为金属试件的总变形，根据式(7)、式(8)计算标距段的总变形△L；

再根据标距段的总变形和标距段的总长度计算标距段的应变为：

其中L为标距段总长度。

4.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，还包括锁紧螺母，金属试件两端设有螺纹，金属试件两端分别与入射杆、透射杆通过螺纹连接，锁紧螺母用于锁紧金属试件与入射杆、金属试件与透射杆。