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千眼狼PMLAB光学应变测量系统在霍普金森压杆实验中的应用

霍普金森压杆实验主要应用于研究材料在冲击荷载下应力-应变关系和破坏机理,也是目前材料动力学性能研究应用最多的实验方法。应变片安装在传输杆和透射杆上,实验准备繁琐,且无法采集试件变形位置及裂纹演化,只有通过试件实时数据采集与分析,才能获得试件表面变形位置以及裂纹出现和演化途径。千眼狼PMLAB光学应变测量系统采用非接触式光学应变测量方法能够高效、及时获取全场应变数据、应力分布,以及关键部位的裂纹演化等。


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实验现场


进一步了解材料在冲击加载下的力学性能,有助于各类新型材料的工程应用以及设计。某高校材料学院为研究圆柱形建筑材料在不同压力下裂纹起始状态以及应变分布情况,进行了霍普金森压杆冲击实验,并采用千眼狼PMLAB光学应变测量系统获取实验精确数据。


冲击实验


实验采用两台千眼狼超高速摄像机进行图像采集,霍普金森压杆冲击速度为15m/s-25m/s,图像采样频率66666fps,获得全场应变,并选取断裂处不同位置应变对比,进一步了解圆柱形建筑材料抗压轻度及耐久性能。实验分析结果有助于探索降低材料的脆性,改善其断裂性能方法。


霍普金森压杆实验包括岩石、混凝土、陶瓷材料试验;塑料、复合材料、泡沫材料、减震材料等材料试验;高聚物、炸药、固体推动剂材料试验研究等。实验过程中的试样在不同冲击速度下呈现不同的应变时程曲线,裂纹起始状态和破坏形态也不同,必须通过动态加载了解材料的动态特性。光学应变测量技术与霍普金森压杆完美搭配,更有效并精确地获取材料的应变率相关的应力-应变曲线。


测量优势


非接触测量:不需要接触被测物,无负载效应;

全场多点测量:一张图片可以获得成千上万个数据点;

可测物理量多:位移、振幅、频率、模态、振型、应变、泊松比,杨氏模量等;

可视化测量:测量数据信息能够匹配到试验图像序列,形成一一对应;

测量精度高:位移精度最高达到0.01个像素。


总结


实验数据分析,有助于科研人员进行数值模拟。进行数值模拟的前提,是要获取材料在高速冲击载荷下的应变参数,通过霍普金森杆实验,有助于各类新型材料的数值模拟,助力新材料的工程设计和工程应用,为航空航天、土木工程等领域结构设计与分析提供关键技术支持。


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