石英晶體傳感器在軟材料霍普金森壓桿實驗中的應用研究.pdf

1、在軟材料的霍普金森壓桿(SHPB)實驗中，采用石英晶體傳感器放大透射信號并監(jiān)測試樣兩端應力平衡的方法已經(jīng)得到了廣泛的應用。但是，目前的研究幾乎都忽略了透射桿端部存在的端部效應對石英晶體傳感器信號的影響。本文通過有限元仿真和實驗相結合的方法，定量討論了端部效應對石英晶體傳感器信號的影響，總結了相關規(guī)律并給出了減小端部效應影響的實驗設計方案。在此基礎上，用透射桿端部石英晶體傳感器測透射信號的方法完成了3種型號道砟墊動態(tài)力學性能的測試。

2、>　　首先運用壓電學理論及有限元仿真的知識，計算了單片X-切石英晶體傳感器在受靜力均布載荷作用下的電場強度和電壓值，說明了石英晶體傳感器仿真模型的正確性。然后，結合霍普金森壓桿實驗知識，用ABAQUS有限元軟件建立了含石英晶體傳感器的霍普金森壓桿模型。調(diào)整石英晶體傳感器在透射桿中的位置，計算不同位置測得的電壓時程曲線，發(fā)現(xiàn)端部效應的影響范圍為3倍桿徑以內(nèi)。在此基礎上，采用控制變量法，分別改變子彈的撞擊速度、試樣的楊氏模量、試樣的直徑、試

3、樣的內(nèi)外徑比值等參數(shù)，計算了相應的電壓時程曲線，確定了各參數(shù)對端部效應的影響情況。接著以EPDM為試樣，實驗驗證了端部效應影響隨子彈撞擊速度、試樣直徑、試樣內(nèi)外徑比值的變化情況。結合仿真和實驗的結果，可以發(fā)現(xiàn)將試樣設計成直徑較大，內(nèi)外徑比值較大的環(huán)形可有效減小端部效應影響。
　　基于以上研究結果，設計了合理的試樣尺寸，對3種型號道砟墊進行了霍普金森壓桿實驗，得到了材料在1000s-1，2200 s-1和3500 s-1應變率下的應