PMMA杆中波传播系数的实验的研究.pdfVIP

38 PMMA杆中波传播系数的实验研究 PMMA杆中波传播系数的实验研究 郭历伦，罗景润 (中国工程物理研究院总体工程研究所，四川绵阳621900) 摘要： 粘弹性杆中波传播分析是粘弹性SI-诤B的关键技术之一，目前波传播系数法是较常用的波传播分析方法。 本文结合不同子弹撞击速度下PMMA杆的实验，研究了PMMA杆的波传播系数，为研究方便，对波传播系数的实部(衰 减系数)和虚部(波数或相速度)分别进行研究。结果表明，相速度(波数)曲线在某些频率处存在拐点，在相速度曲 线拐点对应频率处，衰减系数益线上存在局部尖峰，拐点及局部尖峰的数目与子弹撞击速度有关。并对实验结果进行了 简要的讨论。 关键词：波传播系数；孙公d～衰减系数 中图分类号：0347．3．533(1) 1引言 为研究低阻抗材料的动态力学性能，提出并发展了粘弹性SHPB实验技术。与传统SHPB技术相比， 其主要的技术难点之一是粘弹性杆中的波传播分析，波传播系数法是应用较广泛的波传播分析方法。 的一维波传播问题，由杆衰减系数和波数(或波速)表示线粘弹性材料的复模量，并以衰减系数和波数 作为波传播分析的参数。随后，研究人员发展了几种关于衰减系数和波数的实验测试方法，如应变(速 等【6】采用多应变片法研究了Pc和PMMA的波传播系数，结果表明，加载方式、应变测点数目及各测 点分布的均匀与否对测试结果都具有较大的影响。Bacon将前人的研究成果加以整理和完善，提出了波 传播系数的一点应变测试方法[71，以及应力波的波形分离技术，Bussac等[8J将该分离方法进行了修正， 度泡沫材料和聚丙烯动态力学性能研究中进行了初步的尝试。 波传播系数反映了粘弹性杆中波的衰减和弥散规律，在一维情形下，它表征杆的粘弹性行为。在粘 弹性SHPB实验中，波导杆经历冲击加载，波传播系数将受各种实验条件的影响。本文通过实验，研究 PMMA粘弹性杆中波传播系数及其影响因素。 2波传播系数的定义及实验测试方法 一维粘弹性杆在频域的运动方程为[71： a2 妄÷瞰x，co)=一尸∞2颠x，∞) (1) UX y2(co)=一pc02／E’，则通过(1)式可得到应变的通解【71： ． 占(而co)=P(co)e吖。+N(co)e肛 (2) 第四届全国爆炸力学实验技术学术会议 39 换。 传播系数与衰减系数彩@)及波数k(co)(或波速c(co))间的关系为： r(co)=a(co)+ik(co)=口(∞)+f—箬： (3) cte)) 由(3)式及传播系数的定义可以得到复模量与衰减系数和波数(或波速)的关系【4】： (4) 波传播系数法的实验测试方法较多，本文采用经Bacon简化的一点应变测试法，其测试原理如图1 所示【7】。利用子弹直接打击单杆试件，试件的另一端保持自由，在离自由端d处粘贴应变片，测得不叠 加的入射波乞(f)和反射波eat)，其傅立叶变换分别为乞(国)和0(国)。 Projectle Specimen 图l实验原理图 Schematicsketch Fig．1 ofexperimental set·