動態(tài)沖擊實驗中信號測試與結(jié)果分析.pdf

1、高應(yīng)變率加載下，延性金屬材料內(nèi)部會經(jīng)歷損傷的成核、長大和貫通的演化過程，深入認識這種損傷演化的物理機制，獲取材料在高應(yīng)變率載荷作用下的動態(tài)響應(yīng)特性從17世紀至今就一直被人們關(guān)注著，并建立了比較系統(tǒng)的斷裂和損傷演化理論。盡管目前對延性金屬材料動態(tài)損傷演化的研究已日趨全面和深入，且在理論、實驗和數(shù)值模擬三個方面都取得了一定的進展，但目前仍然不能通過現(xiàn)有的理論模型對已知材料在何時何地發(fā)生斷裂進行準(zhǔn)確預(yù)測。解決這一問題還需要進行更加全面深入地研

2、究，包括實驗實時測試分析、回收樣品后期表征和理論數(shù)值計算，其中實時測試分析主要是通過對沖擊加載中得到的樣品自由面速度波剖面進分析獲得與損傷相關(guān)的信息。
　　 材料的動態(tài)壓縮曲線對材料的動態(tài)損傷演化行為的研究有著重要的影響。通過分析自由面速度剖面曲線，可以獲得相應(yīng)的層裂強度以及材料的損傷演化過程等信息。應(yīng)力或粒子速度直接測量技術(shù)的發(fā)展使很多新材料的應(yīng)變率相關(guān)力學(xué)響應(yīng)現(xiàn)象得到了新的認識，對材料損傷演化過程的研究具有十分重要的意義。<

3、br>　　 本文以高純鋁(99.999％)軋制棒材作為實驗材料，沿不同切割方向得到樣品，通過一級輕氣炮加載技術(shù)，進行一維平面沖擊波加載實驗，使用多普勒探針測量系統(tǒng)(DPS)測量技術(shù)，通過示波器得到幅值信號并通過設(shè)計程序?qū)ζ溥M行處理，得到其自由面速度剖面曲線，詳細分析了高純鋁的損傷演化特征。論文的主要工作內(nèi)容和創(chuàng)新點總結(jié)如下:
　　 1.利用平板撞擊方式，對高純鋁樣品進行動態(tài)沖擊加載實驗。實驗中在同一根高純鋁棒材上沿三種不同切向

4、獲得實驗樣品，保證樣品的厚度相同，并且在同組實驗中保持飛片撞擊速度基本不變。通過多普勒探針測量系統(tǒng)(DPS)實時測量樣品的自由面速度剖面曲線。
　　 2.通過Matlab對得到的初始曲線進行處理，得到最終所需要的樣品自由面速度剖面曲線。并從曲線中分析材料微結(jié)構(gòu)對其強度影響。高速撞擊下，不同切向的樣品在動態(tài)沖擊實驗中獲得的自由面速度剖面曲線的趨勢沒有影響，三種切向的曲線沒有差異，三者的曲線幾乎重合;低速撞擊下，不同切向的樣品在動態(tài)

5、沖擊實驗中獲得的自由面速度剖面曲線差異較大。由此說明，在材料的動態(tài)損傷中，材料微觀結(jié)構(gòu)的差異在沖擊壓力達到某一個值時，已經(jīng)在動態(tài)損傷演化中不起主導(dǎo)作用了。
　　 3.本文通過對多普勒探針測量系統(tǒng)測量到的信號進行信號處理，使用Matlab作為處理軟件，通過Matlab GUI界面設(shè)計了一個可以執(zhí)行的信號處理軟件，實現(xiàn)了將動態(tài)沖擊加載實驗中測得的信號轉(zhuǎn)換為自由面速度剖面曲線的功能。在使用DPS進行高速測量時，可以得到高質(zhì)量的物理圖像