2005 SHPB实验数据处理的规范化问题讨论1.pdf

第25卷第6期 爆炸与冲击 V01．25，No6 SHoCKWAVES Nov，2005 2005年11月 EXPI，OSIoNAND 文章编号：100l—1455(2005)06一0553一06 SHPB实验数据处理的规范化问题讨论’ 李英雷，胡昌明，王 悟 (中国工程物理研究院流体物理研究所冲击渡物理与爆轰物理宴验室．四川绵阳621900) 摘要：从sHPB实验的一维应力假设出发，确定了人射、反射和透射波的起点位置的判读办法，提高了 sHPB实验结果的准确性，并规范了sHPB实验的数据处理。另外，从动量守恒的角度，提出了标准入射渡平 台高度的判读办法。该方法可以避免弥散振荡对判读人射渡平台高度的干扰，并排除人为因素的影响+提高 了压杆应变片灵敏系数的标定准确性和标定过程的规范化程度。通过对比理论结果和数值模拟研究的结果， 这两种数据处理方法的准确性得到了验证。 关键词：爆炸力学；数据处理；sHPB；波形起点；应变片灵敏系数 中匣分类号：(j347．4；0383国标学科代码：130·3520文献标志码：A l 引 言 分离式霍普金森压杆(sHPB)装置是研究材料动态本构关系的基本设备““1。它具有原理简单、操 作方便的优点。在sHPB实验中，利用压杆的应变波形就可以得到试样的应力、应变和应变率 m)一鲁心(f)+ET(件q)托(件r。)) e(})一兰f(E，(s)一岛(s+r，)一￡．(s+t))出 (1) ∈(f)一詈(E。(￡)一e。(￡+rt)一EI(￡+毛)) 积；A是试样的横截面积；E是压杆的杨氏模量；L是试样的初始长度m是压杆中的一维应力波声速； q和r。分别是反射波和透射波相对入射波的延迟时间。 1．1应力波形的起点问题 大的相对差距，但是各个应变波形的数据点之问却具有内在的一一对应关系。因此如何准确地确定应 变波形之问的相对延迟时间r，、r2和入射波的起点位置，是影响试样的应力、应变和应变率结果准确性 的重要因素，而且这也是规范sHPB实验的重要环节。 目前，已经有许多研究者“”1讨论了反射波和透射波的相对延迟时间q一％。他们提出的解决方 法是：假定试样为弹性，但是试样中的应力波速待定，即相对延迟时间r。一r2待定。然后，利用一维应 力波理论推导指定入射波形产生的反射波形和透射波形。通过调整试样中的应力波速，就可以获得不 同形状的反射波和透射波。最后，对比计算和试验得到的反射波形和透射波形的起始段，并以两者最接 近时的试样应力波速来确定相对延迟时间t—r2。 这种方法的计算过程十分复杂，并且由于试验波形不可避免地要受到电噪声等因素的干扰，因此在 比较计算波形和试验波形的接近程度时，不可避免地要引入较大的不确定因素，从而影响相对延迟时间 q一屯的准确性。此外，该方法只能判断反射波和透射波之间的相对延迟时间。但是在sHPB实验的 *收稿日期：2004—11—22；修回日期：2005—04—08 作者简介：李英雷(1974一)．男．博士研究生．助理研究员。 万方数据 爆 炸 与 冲 击 第25卷 数据处理过程中，入射波与反射波和人射波与透射波之间的相对延迟时间也足控制处理结果准确性的 关键因素。 人射波的起点是指波形从基线开始攀升(或下降)的位置。在SHPB实验中，受弥散效应”1的影 响，入射波起跳缓慢(几微秒到几十微秒)，在电噪声等干扰因素的作用下，起跳点附近的入射波形很容 易被干扰信号所掩盖。这样，在确定入射波起点的过程中就不得不采取人工干预，从而在实验结果中引 人人为的不确定因素。 1．2应变片灵敏系数的标定问题 仪测量应变时，必须已知应变片灵敏系数(K)等参数，才可以由应变片输出的电压信号得到公式(1)中 的三个应变波形信号‘…。而在SHPB实验中，由于贴片技术和牯结剂等因素的影响，压扦上的应变片 的实际灵敏系数(K)与出厂值之间会有一