撞击动力学实验报告.doc

实验目的:1、了解霍普金森杆的实验原理和实验步骤;2、会用霍普金森杆测试材料动态力学性能。SHPB组成:典型的SHPB装置如图1所示,它由压缩气枪、撞击杆、测时仪、输入杆(入射杆)、超动态应变仪、试件、透射杆、吸收杆、阻尼器和数据处理系统组成。实验原理:当枪膛内的子弹以某速度撞击输入杆时,输入应力波,可以通过贴在上面的应变片测量入射应力波,同时应力波传播到试件上面进行反射和透射,在透射杆上测量透射应力波,应变片的数据通过超动态应变仪进入到波形存储器,最后进入到数据处理系统,经过转换得到最终测量的材料动态本构方程。两个假定:一维假定---一维弹性波均匀假定---(3)应力波理论其中εr(t)及εt(t)分别为应变片I、II记录到的信号,A0为压杆的横截面积,E0和C0为压杆材料的杨氏模量和压杆的一维弹性波波速;As和Ls分别为试件的原始横截面积和长度实验步骤:清洁。对架台、试件及压杆等进行清洁;测量。测量试件及压杆的尺寸(直径)并记录;贴应变片。①定位应变片:可用钢套在试件上画出定位线。粘贴时应使应变片的中心线与定位线对准。②贴片表面处理:为了使应变片牢固的粘贴在试件表面上,贴片部分应先用磨砂打磨出90度,再用酒精除去油污或灰尘等。③贴应变片:在处理好的粘贴位置上和应变片基底上,各涂抹一层薄薄的黏合剂,稍等一段时间(视黏合剂种类而定),然后将应变片粘贴到预定位置上。在应变片上面放一层玻璃纸或一层透明的塑料薄膜,然后用手压5分钟。④绝缘:用绝缘胶使粘贴好的应变片引出线与压杆绝缘,并用透明胶使两引出线叉开。⑤引出线的固定保护:将粘贴好的应变片引出线与测量导线焊接在一起,为了防止电阻丝和引出线被拉断,用胶布将导线固定于试件表明,但固定时要考虑是引出线呈弯曲性的余量,以及引出线与试件的良好绝缘。应变片粘贴好后如图1,图2所示图1应变片前段剖视图图2应变片俯视图应变片与桥盒连接图3应变片与桥盒连接方式本次试验的入射杆,投射杆均须按照如图1,图2所示方式贴好应变片,并按照图3方式与桥盒相连。5、 对杆:使子弹与输入杆,输入杆与输出杆水平对齐,通过调节压杆支座进行(前后不齐调节前后两个螺杆,上下不齐调节下面一个螺杆,逆时针向上,顺时针向下)。调试CS-1D超动态电阻应变仪与测量入射杆与反射杆应变的应变片相连的桥盒接入CS-1D超动态电阻应变仪的1、2通道的输入端,选择1Mhz输出端与数字示波器的输入端相连,并把相应的桥压调整到2V。具体连接方式如图4所示。图4桥盒与电阻应变仪连接方式图5应变仪控制面板按钮设置按下控制面板“自动平衡”红色的按钮(如图5),过荷灯亮1~2秒后熄灭,表明电桥平衡经应变仪自动平衡后在可容许的范围内。或者按下控制面板右侧的复位按钮,则对与所有通道相连的电桥自动进行平衡。如果零点不能调平衡,则相应表现为过荷灯总亮。如遇到此情况,则输入插头到到传感器这一段出现问题。一是传感器短路或者短路,另一可能原因是由传感器来的的连接导线短路。调节控制面板右端的通道选择按钮,选择不同的通道以观察对应通道在没有应变信号时的零点漂移。如果零漂较大,检查传感器和连线是否绝缘电阻下降、传感器温度补偿或电桥内固定电阻是否变质。检查压气枪:①打开控制箱的电源开关,此时左边红灯亮;②按下充气按钮,此时右边红灯亮,充气开始,气压表黑色指针转动,当它与红色指针接触时,即气室内的压气自动快速释放,完成一次冲击过程。此为正常情况;③若发生异常现象(例如气路漏气或黑色指针与红色指针相遇后气体不能自动释放)可按动放弃按钮强制放气,并进行检修。只有在情况正常时才可进入下一程序。测速仪:单独电源(5V),接在START和STOP后,通过总面板与读数装置相连。光栅对齐,用手划过后有示数表示安装正确,复位。装弹:从压气枪口部塞入子弹到所选择的深度位置(深度根据试件而定);10、安装试件:试件左右端面涂抹凡士林(应检查试件的表面粗糙情况),与输入、输出杆端面磨合,并夹紧对直。11、参数调整:通道设置(试件上的应变片)、量程、采样点、频率、触发调整。12、全面检查防护装置是否全部到位13、都设置好后,人员撤到指定安全区域,进行实验。14、实验结束后,将子弹放回指定位置,将入射杆、透射杆、吸收杆、阻尼器摆放整齐。关上实验中使用的各仪器电源,保持实验控制台的整洁。数据处理一:(有两个实验一、二,学号尾数单号的取一,双号的取二)观察测得的波形,如果透射波和反射波同时跳跃,则表示正确,将测得的波形保存;新建个EXCEL,把刚保存的波形(数据)导入到EXCEL里,再分别把CH1和CH2的数据复制到orig软件中,并在前四行都加上样点数、频率的倒数、0、0作为波头,分别导出为SACⅡ;打开SHPB数据处理软件,处理过程参照下图导入入射波和透射波调出杆和波形,光滑入射波和透射波,点击工具