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霍普金森杆实验
测量目的
测量霍普金森杆试件拉伸过程中的变形。
实验简介
霍普金森杆装置主要用于材料动态力学性能的测试,应变率范围10² ~ 10⁴。基本原理如下图所示,当枪膛中的打击杆(子弹)以一定的速度弹入输入杆时,在输入杆中产生一个入射脉冲,应力波通过弹性输入杆到达试件,试件在应力脉冲作用下产生高速变形,应力波通过试件同时产生反射脉冲进入弹性输入杆和投射脉冲进入输出杆。利用测速器可以获得子弹的打击速度,利用粘贴在弹性杆上的应变片,记录下的应变脉冲计算材料的动态应力、应变参数。
霍普金森杆实验又分为拉伸和压缩实验,压缩实验试件易飞出,需要有保护玻璃,需要定制相关横梁。此实验为拉伸实验,试件不飞出,可不需要保护玻璃及横梁。
实验参数:材料:不锈钢,试件尺寸:Ф4X10mm,采集帧频:100000帧,相机:phantomV1612 分辨率768X96、256X96,镜头:佳能24-70mm可调 快门9us、光圈4,触发方式:后触发。
检测流程
(1)试件制备,将试件放置在合适位置,调节相机、镜头相关参数。
(2)满幅面下(1280X800),128x96标定板进行标定,偏差0.02。
(3)分辨率改为256X96或768X96,进行实验。
(4)实验完成后,采用后触发采集数据。
(5)对数据进行计算。
调节焦距
相机标定
数据分析
数据要求:
(1)左、中、右选三个点,绘制真实、工程主应变、次应变曲线,并计算应变率。(2)沿一条直线上的主应变、次应变曲线。
(3)剪切应变云图。
(4)位移、应变云图。
最大应变能达到60%左右,最大应变率能达到1800s-1左右,针对具体实验施加的不同气压,有时一次能拉断,有时几次能拉断,有时拉不断。
轴向截线上应变分布
实验总结
(1)相机大致参数为100万满分辨率下16000帧,针对具体实验要求相机、镜头还需选择。
(2)由于实验参数设置,该实验并没有一次性拉断,而是分两次拉断。
(3)通过高速相机获取试件变形过程中图片,可计算出试件表面三维位移场及应变场。
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