动态拉伸实验数据处理方法的改进及应用.pdf

国防科技大学学报
第29卷第3期JOURNALOFNATIONALUNIVERSITYOFDEFENSETECHNOLOGYVol.29No.32007

文章编号:1001-2486(2007)03-0031-04

动态拉伸实验数据处理方法的改进及应用X

王瑞峰,卢芳云,林玉亮,陈荣
(国防科技大学理学院,湖南长沙410073)

摘要:通过对反射式霍普金森拉杆实验技术进行分析,发现加载杆和承压环之间配合不够紧密时,在加
载波到达承压环处可能出现影响实验结果的干扰信号。为了修正实验测试结果,编写了带有修正功能的实验
数据处理程序对实验数据进行修正处理。利用带修正功能的数据处理程序对一种铝合金的动态拉伸实验结
果处理,结果表明,新的数据处理程序得到的结果是合理的。
关键词:霍普金森拉杆;动态拉伸实验;数据处理
中图分类号:O34713文献标识码:A

ImprovementofDataProcessingforDynamicTensile
ExperimentandApplication

WANGRui2feng,LUFang2yun,LINYu2liang,CHENRong
(CollegeofScience,NationalUniv.ofDefenseTechnology,Changsha410073,China)
Abstract:SHTBtestswereconductedanditwasfoundthatinterferingsignalscomingfrominterfacesbetweenspecimenandbars
influencetheexperimentalresultsobviously.Inordertogettherealpropertiesforthetestedmaterials,animproveddataprocessingwas
performedtorevisetheinterferingsignals.Theexperimentaldataofanaluminumalloyunderthedynamictensionloadingwereprocessed
bytheimprovedprogram,andmorereasonableresultswereachieved.
Keywords:SHTB;dynamictensileexperiment;dataprocessing

目前,材料动态力学性能的研究越来越受到人们的重视,分离式霍普金森杆是测试材料动态力学性
能的主要手段之一。分离式霍普金森压杆是1949年由Kolsky[1]提出的,经过半个多世纪的发展,已形
成比较完整的霍普金森实验技术,并获得广泛应用。
为了研究材料的冲击拉伸性能,由霍普金森压杆技术延伸拓宽发展的分离式霍普金森拉杆[2-6]也
得到了比较广泛的应用。分离式霍普金森拉杆实验技术依据加载方式的不同,可以分为反射式、转盘式
和直接撞击式等。其中,反射式霍普金森拉杆技术是在压杆基础上改进的,成本较低,且操作简单。但
是由于反射式霍普金森拉杆技术在试件连接处容易产生干扰信号,从而使得测到的应力应变曲线不能
真实地反映材料的拉伸特性。为了改进这种冲击拉伸技术,国内一些文献介绍对这种拉伸技术的改
进[7-9],并取得了一定的效果。这些都是对实验装置进行的改进,具有一定的局限性,本文从实验数据
处理方面着手,通过自行编写的程序将干扰信号与有效信号分离,得到了能真实反映材料冲击拉伸特性
的应力应变曲线。

1实验装置与原理[10]

反射式霍普金森拉杆(SHTB)是在压杆基础上通过改变试样与加载杆的连接方式实现的。反射式
SHTB实验将试样两端面分别粘贴或用螺纹等方式连接于输入杆与输出杆端面上,试样外围放置与压杆
同种材料的承压环。实验装置如图1所示。
实验中子弹以一定速度沿轴向撞击输出杆,引起压缩应力波在杆中传播,当压力脉冲达到试样与压

X收稿日期:2006-12-30
基金项目:国家自然科学基金资助项目(10672177)
作者简介:王瑞峰(1978—),男,博士生。
国防23科技大学学报2007年第3期

图1SHTB装置示意图
Fig.1TheapparatusofSHTB
杆界面时,基本上以无耗散的方式通过承压环和试样共同组成的横截面。由于承压环的横截面积比试
样横截面积大10倍以上,因此它将承受压缩脉冲的主要部分,使试样几乎不受压或只发生弹性变形。
压缩脉冲透过试样继续前行,到达输入杆自由端以拉伸波的形式反射后继续传播,当拉伸波到达试样

处,部分透过试样形成透射信号εt,另一部分被反射形成反射信号εr,此时承压环失去作用。
用类似SHPB实验相同的数据处理方法,可以得到材料动态拉伸性能。拉伸试样