動(dòng)態(tài)沖擊實(shí)驗(yàn)中信號(hào)測(cè)試與結(jié)果分析.pdf

1、高應(yīng)變率加載下，延性金屬材料內(nèi)部會(huì)經(jīng)歷損傷的成核、長(zhǎng)大和貫通的演化過(guò)程，深入認(rèn)識(shí)這種損傷演化的物理機(jī)制，獲取材料在高應(yīng)變率載荷作用下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性從17世紀(jì)至今就一直被人們關(guān)注著，并建立了比較系統(tǒng)的斷裂和損傷演化理論。盡管目前對(duì)延性金屬材料動(dòng)態(tài)損傷演化的研究已日趨全面和深入，且在理論、實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬三個(gè)方面都取得了一定的進(jìn)展，但目前仍然不能通過(guò)現(xiàn)有的理論模型對(duì)已知材料在何時(shí)何地發(fā)生斷裂進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。解決這一問(wèn)題還需要進(jìn)行更加全面深入地研

2、究，包括實(shí)驗(yàn)實(shí)時(shí)測(cè)試分析、回收樣品后期表征和理論數(shù)值計(jì)算，其中實(shí)時(shí)測(cè)試分析主要是通過(guò)對(duì)沖擊加載中得到的樣品自由面速度波剖面進(jìn)分析獲得與損傷相關(guān)的信息。
　　 材料的動(dòng)態(tài)壓縮曲線對(duì)材料的動(dòng)態(tài)損傷演化行為的研究有著重要的影響。通過(guò)分析自由面速度剖面曲線，可以獲得相應(yīng)的層裂強(qiáng)度以及材料的損傷演化過(guò)程等信息。應(yīng)力或粒子速度直接測(cè)量技術(shù)的發(fā)展使很多新材料的應(yīng)變率相關(guān)力學(xué)響應(yīng)現(xiàn)象得到了新的認(rèn)識(shí)，對(duì)材料損傷演化過(guò)程的研究具有十分重要的意義。<

3、br>　　 本文以高純鋁(99.999％)軋制棒材作為實(shí)驗(yàn)材料，沿不同切割方向得到樣品，通過(guò)一級(jí)輕氣炮加載技術(shù)，進(jìn)行一維平面沖擊波加載實(shí)驗(yàn)，使用多普勒探針測(cè)量系統(tǒng)(DPS)測(cè)量技術(shù)，通過(guò)示波器得到幅值信號(hào)并通過(guò)設(shè)計(jì)程序?qū)ζ溥M(jìn)行處理，得到其自由面速度剖面曲線，詳細(xì)分析了高純鋁的損傷演化特征。論文的主要工作內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)總結(jié)如下:
　　 1.利用平板撞擊方式，對(duì)高純鋁樣品進(jìn)行動(dòng)態(tài)沖擊加載實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中在同一根高純鋁棒材上沿三種不同切向

4、獲得實(shí)驗(yàn)樣品，保證樣品的厚度相同，并且在同組實(shí)驗(yàn)中保持飛片撞擊速度基本不變。通過(guò)多普勒探針測(cè)量系統(tǒng)(DPS)實(shí)時(shí)測(cè)量樣品的自由面速度剖面曲線。
　　 2.通過(guò)Matlab對(duì)得到的初始曲線進(jìn)行處理，得到最終所需要的樣品自由面速度剖面曲線。并從曲線中分析材料微結(jié)構(gòu)對(duì)其強(qiáng)度影響。高速撞擊下，不同切向的樣品在動(dòng)態(tài)沖擊實(shí)驗(yàn)中獲得的自由面速度剖面曲線的趨勢(shì)沒(méi)有影響，三種切向的曲線沒(méi)有差異，三者的曲線幾乎重合;低速撞擊下，不同切向的樣品在動(dòng)態(tài)

5、沖擊實(shí)驗(yàn)中獲得的自由面速度剖面曲線差異較大。由此說(shuō)明，在材料的動(dòng)態(tài)損傷中，材料微觀結(jié)構(gòu)的差異在沖擊壓力達(dá)到某一個(gè)值時(shí)，已經(jīng)在動(dòng)態(tài)損傷演化中不起主導(dǎo)作用了。
　　 3.本文通過(guò)對(duì)多普勒探針測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量到的信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理，使用Matlab作為處理軟件，通過(guò)Matlab GUI界面設(shè)計(jì)了一個(gè)可以執(zhí)行的信號(hào)處理軟件，實(shí)現(xiàn)了將動(dòng)態(tài)沖擊加載實(shí)驗(yàn)中測(cè)得的信號(hào)轉(zhuǎn)換為自由面速度剖面曲線的功能。在使用DPS進(jìn)行高速測(cè)量時(shí)，可以得到高質(zhì)量的物理圖像