[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

说明书

本发明公开了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，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。本发明可以准确测量金属材料的拉伸应变值，测量结果更准确，人为影响更少。

技术领域

本发明属于金属材料测试领域，涉及一种用于分离式霍普金森杆的激光引伸计装置及其测试方法。

背景技术

在基建工程日益发展的过程中，随着技术的进步，桥梁跨度越来越长，大厦越来越高。这其中，低质量高强度的金属材料起到了至关重要的作用。这些技术难度极高的建筑物的抗震等级要求很高，这就对了金属材料在地震荷载作用下的稳定性提出了很高的要求。因此，在实验室中准确测量金属材料在振动荷载作用下的性能是必不可少的。

分离式霍普金森杆是一种可以用来测试高应变率下金属构件动态抗拉性能的装置，而传统的测试动态荷载作用下金属材料应变值需要在试件表面粘贴应变片，在粘贴应变片时很难精确对正应变片与金属构件的轴线，这就导致在应变测量过程中很容易存在一定的人为误差，而且应变片仅仅可以测量应变片粘贴范围内的局部应变。

发明内容

发明目的：为了解决现有技术中分离式霍普金森杆在测试过程中应变片粘贴位置及测量误差对结果造成影响的问题，本发明提供一种用于分离式霍普金森杆的激光引伸计装置及其测试方法。

技术方案：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，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。

作为优选，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：