光纤光栅在低阻抗材料动态性能测试中的应用

研究了光纤Bragg光栅在材料性能测试方面的应用。介绍了基于分离式霍布金逊压杆(SHPB)的低阻抗材料动态性能测试的原理,探讨了光纤光栅传感器用于SHPB实验装置中进行应变测试的相关问题。推导了低阻抗弹性杆中传播的应力波与光纤光栅传感器的波长漂移量之间的关系式,构建了光纤光栅高频动态应变测试系统,对SHPB实验装置中被撞击弹性杆的表面应变进行了测试,并与现有仪器进行了对比。实验结果显示,构建的光纤光栅动态应变测试系统在10kHz的频率范围内,具有40dB的信噪比。研究表明,光纤光栅在低阻抗材料的动态性能测试中具有很好的应用前景。

低阻抗多孔材料动态弹性模量和剪切模量实验测定

介绍了PVDF压电特性 ,讨论了用PVDF压电计直接测SHPB实验中试件两端面的应力 时间曲线 .并以泡沫铝为例 ,说明了PVDF压电计能够解决低阻抗多孔材料SHPB实验技术难题 .同时 ,采用在试件的轴向和周向粘贴应变片实测试件的初始段应变 时间曲线 ,由周向应变与轴向应变之比求得动态泊松比 .取轴向实测初始段应变 时间关系再结合PVDF压电计实测到的试件初始段应力 时间关系消去时间参数 ,可得到试件应力应变关系的初始段 ,其斜率即为在高应变率下试件的动态杨氏模量 。

浇铸类炸药应力应变曲线的SHPB测量

浇铸类炸药由于质地软、波阻抗及波速都很低,通过传统SHPB实验方法无法得到准确的应力应变数据。透射杆信号幅值过低、试样应力平衡均匀性不高以及大应变加载引起的入射波反射波重叠失效,是进行浇铸类炸药SHPB实验的难点所在。本文中对传统SHPB实验方法进行改进,在试样两端面加装石英晶体应力计,引入石英计所获得的应力数据与应变片测得数据共同对试样应力应变状态进行计算。该方法可以提高透射信号幅值,提供试样大应变加载,避免了入射波反射波重叠导致的信号失效问题,修正了SHPB实验过程中的应力时空不均匀性的影响,提高了实验结果的可靠性。利用改进后的实验方法对典型浇铸类炸药进行了实验研究,得到了较准确的应力应变曲线。

弹道明胶动态力学性能试验与本构模型研究

弹道明胶被广泛用作生物医学和终点弹道中的软组织模拟物,其动态力学特性的准确测试一直是创伤弹道学领域重点关注的话题。为解决明胶材料在动态测试中出现的透射信号微弱、非均匀变形等问题,霍普金森压杆装置选用铝合金压杆搭配半导体应变片,同时采用波形整形技术及薄片试样等手段,开展4℃环境下浓度10%和20%弹道明胶的动态力学性能试验。试验结果表明:明胶的动态力学响应呈非线性,应力-应变曲线由弹性段及3个塑性强化段组成;应力动态增加因子与归一化应变率的对数呈线性关系;考虑应变率效应的多项式本构模型可较好地描述明胶在高应变率下的力学行为。研究成果可为轻武器杀伤元侵彻明胶靶标的数值仿真工作提供支撑。