[发明专利]基于霍普金森压杆系统的胶连动态剪切测试装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于霍普金森压杆系统的胶连动态剪切测试装置及方法，涉及动态力学测试装置及方法领域。该测试装置可实现胶连件动态剪切力学行为的测试表征，包括胶连件和霍普金森压杆系统；胶连件包括三个搭接件、两层胶层以及聚四氟乙烯套筒，搭接件与胶层通过双搭接方式互连，搭接件Ⅰ、搭接件Ⅱ及搭接件Ⅲ的材质、长度及宽度均相同，搭接件Ⅰ的厚度为搭接件Ⅱ及搭接件Ⅲ厚度的2倍，聚四氟乙烯套筒无缝套接于搭接件Ⅱ及搭接件Ⅲ外侧。本发明装置设计合理可靠且使用方便，同时使得测试过程中胶层处于纯剪切状态，且动态剪切应变获取过程中消除了搭接件弹性变形的影响，可实现基于霍普金森压杆系统的胶连动态剪切力学行为的有效测试表征。

技术领域

本发明涉及动态力学测试装置及方法领域，具体为一种基于霍普金森压杆系统的胶连动态剪切测试装置及方法。

背景技术

胶连结构应用于国防、航空航天等领域时易承受动态剪切载荷，其在较高加载速率下的剪切力学行为有别于准静态加载时，开展胶连结构的动态剪切测试表征研究对其工程设计及可靠性评估具有重要意义。

目前已有关于胶连结构静态剪切力学测试的研究，其主要采用单搭接互连方式，这易造成附加弯曲载荷对剪切测试结果的影响；同时关于胶连动态剪切测试表征的报道则相对较少，相关研究也存在装置较为复杂、测试方法及结果误差较大等缺陷；作为较高应变率下材料力学性能的经典测试手段，基于一维弹性应力波理论的分离式霍普金森压杆测试系统可通过其入射杆与透射杆上应变片所记录的入射/反射脉冲信号与透射脉冲信号有效表征材料的动态力学行为；因此，可基于霍普金森压杆测试系统给出能有效避免现有相关胶连动态剪切测试研究所存在缺陷的测试装置及方法，进而提高胶连动态剪切测试的便宜性与准确性。

发明内容

本发明为了解决现有胶连动态剪切测试中装置较为复杂、测试方法及结果误差较大等问题，提供了一种基于霍普金森压杆系统的胶连动态剪切测试装置及方法。

本发明是通过如下技术方案来实现的：一种基于霍普金森压杆系统的胶连动态剪切测试装置，包括胶连件和霍普金森压杆系统；所述胶连件包括三个搭接件、两层胶层以及聚四氟乙烯套筒，三个搭接件分别为搭接件Ⅰ、搭接件Ⅱ及搭接件Ⅲ，三个搭接件与两层胶层通过双搭接方式互连，所述双搭接方式为：搭接件Ⅰ位于搭接件Ⅱ及搭接件Ⅲ的中部，所述搭接件Ⅰ、搭接件Ⅱ及搭接件Ⅲ前后侧平齐，所述搭接件Ⅰ与搭接件Ⅱ左右相互错位、且通过胶层连接，所述搭接件Ⅰ与搭接件Ⅲ亦为相互错位、且通过另一胶层连接，所述搭接件Ⅱ与搭接件Ⅲ以两个胶层的中线为轴对称；所述搭接件Ⅰ、搭接件Ⅱ及搭接件Ⅲ的长度均为l₀，所述搭接件Ⅱ及搭接件Ⅲ的厚度为t₀，所述搭接件Ⅰ的厚度为2t₀，所述胶层、搭接件Ⅰ、搭接件Ⅱ及搭接件Ⅲ的宽度均为b，所述胶层的厚度为t_i、长度为l；所述聚四氟乙烯套筒无缝套接于搭接件Ⅱ及搭接件Ⅲ的外侧，所述聚四氟乙烯套筒中空宽度为b，中空高度为4t₀+2t_i。所述霍普金森压杆系统包括驱动装置、入射杆和透射杆，所述驱动装置的右侧驱动轴连接有撞击杆，所述入射杆的左侧端头处设置有脉冲整形器，所述透射杆的右侧设有吸收杆，所述胶连件位于入射杆和透射杆之间，所述入射杆和透射杆各自的中部均设有应变片，所述应变片与超动态应变仪连接，所述超动态应变仪与数据采集系统及计算机连接。