冲击下脆性材料试件内测试技术的研究.pdfVIP

增刊 爆 炸 与 冲 击 209 冲击下脆性材料试件内测试技术研究’ 徐松林，唐志平，胡晓军，蔡建 (中国科学技术大学力学和机械工程系中科院材料力学行为与设计重点实验室，安徽合肥230026) 摘要：介绍了本实验室近来研制的两种电磁计t电磁粒子速度计(EMV计)和电磁应力和粒子速度组合 计．并将它们应用于脆性材料冲击性能的研究。前者巳经成功地应用于多种非磁材料在冲击下压剪性能的研 究，后者虽然只能应用于正擅击情况．但是由于能够同时得到相同测试点的粒子速度和应力波形。其测试结果 可以自我检验．具有更高的测试精度．通过对多种材料的测试研究，其结果比较满意。 关键词：冲击动力学l测试技术·脆性材料，电磁计 1 引 言 测试冲击荷载作用下脆性材料内部不同深度冲击波波形，对于材料的动态损伤和破坏传播的研究 有着十分重要的意义。最近，本实验室基于轻气炮压剪联合加载技术，发展了一种剪切波跟踪技术 (SWT)对脆性材料在冲击下的动态损伤进行探测。在压剪联合冲击加载下，飞片斜碰撞将在试样中依 形成4波5区。每道波的传播特性与前方区域的材料当时当地状态相关，每道波产生的影响留给了后 方区。因此，s+和s一的传播特性可以反映由于P+的作用而在材料内产生的损伤与破坏状态。目前只 有电磁计和干涉仪可以用于记录压剪联合作用下材料内部传播的纵波和横渡。本文将主要介绍本实验 室基于双磁场IMPS测试系统发展的EMV计。 2 EMV计 2．1基本原理 冲击波形的测试采用Tang 场倾斜角日的均匀磁场中运动，由于压剪联合作用，材料内部传播的P波和s渡使粒子产生相应运动而 在电磁计中产生的感应电动式分别为 EP=HuP／sin(0一口’)，Es—Hus／cos(0一口’) (1) 式中：下标P和s分别表示纵波和横渡。a7为靶面上粒子速度“的方向。 纯压缩或剪切的情况。在本文的试验中，我们采用水平磁场，即口一0，来记录压剪联合加载过程中的纵 波和横波。 2．2 EMV计和试样设计 本实验室最近在应变计厂订制的电磁力子速度计，克服了手工刻制埋设的计存在引线困难、精度差 且不易控制的缺点，一次成型，不仅保证了量计的稳定性，而且易于操作。它包含5个计，其长度分别为 15．44，13．44，11．44，9．44和7．44mm，计之间的间距为2mm，计宽为100kcm。 试样先加工成直径50mm、厚度30～40mm的圆柱，然后对分为两个相同的半圆柱。在中间埋设粒 子速度计，然后采用环氧树脂粘结，此过程中边加热边压紧，可以使得环氧层非常薄。一般，电磁计的厚 度约50p．m，加上环氧层其总厚度约70bcm，基本可以满足测试要求。环氧层和计的宽度对透射波的上 升时间有一些影响，但对于整个测试波形不会有大的影响。 ·基金项目：国家自然科学基金项目 作者简介：徐松林(1971一)，男，博士。 210 爆 炸 与 冲 击 第23卷 3电磁应力和粒子速度组合计 电磁应力和粒子速度组合计由两部分组成：电磁应力计和电磁粒子速度计。电磁粒子速度计的基 本原理与“2．1”相同，电磁应力计的工作原理可参考文献[1]。 4测试结果 采用这些计，我们对尼龙、有机玻璃、水泥砂浆、混凝土、纤维增强水泥砂浆、岩盐等材料进行了较深 和应力计记录的波形。比较两类波形，由此可见，两类波形的P+和P～的到达时间吻合较好。根据应力 波理论，计的理论电压值与实验结果基本一致。这说明了此计的有效性，同时也表明用此计测试得到的 结果可以进行自我校正。 o o,05 o o03 之o ≥ 言。oJ ·o ．oo! ．o 一003