霍普金森压杆操作规程

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霍普金森压杆实验流程

霍普金森压杆实验流程

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分离式霍普金森压杆实验技术数值模拟

分离式霍普金森压杆实验技术数值模拟
4.4.2、试样与压杆不均匀接触及试样边缘剥落缺陷分析
首先分析试样与压杆不均匀接触的影响。根据实验
经验,考虑试样与压杆不平度分别为0.03/100,
O.05/100,0.1/100三种情形。从试样的前后接触面以及
中间截面的A、B、c三处取出数值模拟应力波波形图,
其中A处是试样最先与压杆接触的一边,c处则是最
后与压杆接触到的一边,B处是A、B正中间的单元。
如图4.36所示。
图4.37至图4_39是不平度0.03/100的试样的模拟
结果,从图中我们观察到尽管对于100mm直径只有
O.Olmm的不平度,在接触瞬间同一截面还是有明显的图4.36:试样不均匀
接触分析波形采集位置
不平度,试样在约一半上升沿内试样不平接触面各点处在不同应变率加载之中。
变对波形的影响。可以发现随着pulse shaper杨氏模量的降低,波的上升沿时明显拉长,杨氏模量的降低较多时波峰会略有降低,而且当杨氏模量降到12GPa 时波的上升段近似直线,波形被改造为近似三角形波。还可以发现硬化模量的改变对波的上升沿时没有改变,其对波形整形的贡献表现在波的上升段曲率上,即波的形状上,也就是说不同的硬化模量会影响在总的上升沿时段内不同阶段波上升的快慢。
4.4试样表面缺陷及与压杆不Leabharlann 匀接触分析4.4.1计算方案
SHPB实验的一维应力假定和均匀性假定要求试样与压杆、压杆与子弹之间共轴撞击并且保持试样均匀受压,这要求子弹与压杆、压杆与试样之间在碰撞时接触面保持均匀接触,试样的表面无缺损。对于大直径试样来说,试样的加工总会存在一些误差,而一些脆性材料例如混凝土、砂浆是由粗骨料和胶凝材料经过水化反应及后期的养护而成,必然会存在初始缺陷;在表面加工过程中,由于加工误差,试样两端面不可能完全平行;同时在加工和运输过程中还极易造成试样边缘剥落。这些初始几何缺陷导致SHPB实验过程中试样与压杆不可能保持在理想的均匀接触状态下共轴撞击,从而试样内各点应力是不均匀的。分析这种由于试样几何缺陷产生的试样受力不均匀对sHPB实验精度的影响程度是十分必要的,有利于实验方法的改进和试样加工精度的确定。本文建立了m100mm大直径实验装置数值模型。分别分析了试样与压杆不均匀接触和试样表面初始缺陷对试样截面应力均匀性的影响。为了突出试样的缺陷和不均匀接触的影响,我们取试样材料等同于压杆材料,试样长50mm,直径100mm,试样网格划分:纵向10等分,径向12等分。接触刚度因子O.8。

分离式霍普金森压杆在岩石力学实验中的应用_陈强- (1)

分离式霍普金森压杆在岩石力学实验中的应用_陈强- (1)

图4
砂岩在不同冲击速度下的破坏形貌
对于岩石强度的率相关性, 可以从理论上讲解其 基本原理, 使学生的认识从感性上升到理性。 对于材 料的变形, 可以认为弹性变形是瞬时响应的 , 但是对于 如位错运动, 应力引起的扩散, 损伤演化, 裂纹的扩展 和传播过程等各种类型的非弹性变形, 它们都是以有 限速度发展和进行的, 这就使同一材料在不同的应变 率下表现出不同的性质。所以可以认为塑性变形都是 [7 ] 率相关的 。 ( 3 ) 节理岩体的动力性质。实际工程中所遇到的 岩体都是存在各种各样的节理和裂隙, 前所述及的都 是对单个岩块进行实验。而要了解实际岩体的力学性 质, 还必须对岩体中的节理有进一步的认识。 目前对 节理的认识主要集中在其几何形态及分布上 , 与其相 关的力学性质研究较少。 由于波能穿透岩体介质, 所 以地震波成为了解岩体性质的一个重要手段 , 这样节 理岩体中应力波的传播规律的研究就有了重要的意 义。 节理的动力特性及其对应力波传播的影响 , 是国 [13 ] 内外的一个热点研究课题。 王鲁明等 利用 SHPB 实验装置, 以人工材料节理试样模拟天然岩体节理 , 研 究了冲击波在节理岩体中的传播规律 。 进行节理岩体的应力波传播规律研究不仅能让学 生对岩块与岩体两个不同的概念有进一步的认识 , 而 且还能为以后相关的原位测试课程打好基础 。 ( 4 ) 应用数值模拟增强教学效果。在科学研究中 将理论分析、 实验研究和数值模拟这三种方法相互结
2
SHPB 实验的特点与存在的问题
( 1 ) 学生对应力波理论理解有难度。对于土木工 程专业学生, 学校未开设数学物理方程和应力波基础 等基础课。学生对应力波的理论不是很了解, 普遍认 为动力学较静力学有更高的难度, 使部分学生产生畏 难心里, 降低了学生的学习积极性。 ( 2 ) 实验偏重于演示和验证。目前的实验主要是 按照实验指导书对一些经典材料进行实验 , 了解材料 的动力学性质。实验的主要目的是验证课本理论, 内 容比较死板和单调, 难以发挥学生的主观能动性。 实验的流程基本上是老师进行实验演示后学生按 照老师的演示过程重复操作。 在实验前, 实验员都已 将实验仪器调试完毕, 实验数据的处理也有现成的软 件。这样就使实验变成了机械的模仿和重复, 不能调 动学生的实验积极性, 达到训练学生创新性思维的作 用。上述原因在一定程度上造成了学生对实验课程的 轻视, 浪费了通过实验来加深认识的宝贵机会 。 ( 3 ) 实验现象不明显。 SHPB 实验入射杆, 透射 杆和吸收杆都是实心铁杆或者铝杆 , 在撞击过程中, 会 发生压杆从试验台掉落的情况。而且脆性材料在实验 中会发生飞溅, 所以本实验不能近距离观察。 而实验 总耗时小于 10 s, 如果不是对实验理论和实验过程比 较了解, 实验很容易变成走过场。

霍普金森压杆实验报告

霍普金森压杆实验报告

(Байду номын сангаас)
νⅠ = ν2 = ν i +ν r = −c(ε i − ε r )
′ = ν t = −cε t νⅡ = ν 2
(t= ε )
νⅡ −νⅠ
l0 c l0
=
t
c (ε i − ε r − ε t ) l0 − ε r − ε t )dt
ε= (t )
∫ (ε
0
i
(2)
由 (1) 、 (2) 式进而可得试件材料的应力应变关系。根据均匀假定,可得
1. 霍普金森压杆(SHPB)实验装置、基本原理及用途
1.1 实验装置及用途
如图 1 所示为 SHPB 的实验装置及数据采集处理系统:
图 1 SHPB 实验装置
SHPB 装置主要由三部分组成:压杆系统、测量系统以及数据采集与处理系 统。其中压杆系统是由撞击杆、入射杆、透射杆和吸收杆四部分组成。撞击杆也 称之为子弹, 一般来说压杆所采用的截面尺寸及材料均相同,因此子弹的长度就 决定了入射应力脉冲的宽度λ,一般取λ=2L(L 为子弹的长度) ,吸收杆主要是 用来吸收来自透射杆的动能, 以削弱二次波加载效应,为保证获得完整的入射及 反射波形, 入射杆的长度一般要大于子弹长度的两倍,所有压杆的直径应远小于 入射应力脉冲的波长,以忽略杆中的惯性效应影响。 测量系统可以分为两个部分,一个是撞击杆速度的测量系统,另一个是压杆 上传感器测量系统。对撞击杆速度的测量常采用激光测速法,如图 1 所示,在发 射管与入射杆之间装有一个平行光源,用来发射与接收激光信号,两个光源之间 的间距是可测的, 当子弹经过平行光源时,会遮挡住光信号而产生一定宽度的脉 冲信号, 据此可测出子弹通过平行光源的时间即可求出子弹的撞击速度。压杆传 感器测量系统则是在压杆相应位置处粘贴电阻应变片, 并将应变片经电桥连接至 超动态应变测试仪上,据此即可测出压杆中的应变。 数据采集和处理系统主要由 TDS5054B 数字示波器,CS—1D 超动态电阻应 变仪,TDS2000B 波形存储器,以及微机等组成。其作用是完成对信号的采集、 处理和显示。

霍普金森压杆实验报告

霍普金森压杆实验报告
1. 霍普金森压杆(SHPB)实验装置、基本原理及用途
1.1 实验装置及用途
如图 1 所示为 SHPB 的实验装置及数据采集处理系统:
图 1 SHPB 实验装置
SHPB 装置主要由三部分组成:压杆系统、测量系统以及数据采集与处理系 统。其中压杆系统是由撞击杆、入射杆、透射杆和吸收杆四部分组成。撞击杆也 称之为子弹, 一般来说压杆所采用的截面尺寸及材料均相同,因此子弹的长度就 决定了入射应力脉冲的宽度λ,一般取λ=2L(L 为子弹的长度) ,吸收杆主要是 用来吸收来自透射杆的动能, 以削弱二次波加载效应,为保证获得完整的入射及 反射波形, 入射杆的长度一般要大于子弹长度的两倍,所有压杆的直径应远小于 入射应力脉冲的波长,以忽略杆中的惯性效应影响。 测量系统可以分为两个部分,一个是撞击杆速度的测量系统,另一个是压杆 上传感器测量系统。对撞击杆速度的测量常采用激光测速法,如图 1 所示,在发 射管与入射杆之间装有一个平行光源,用来发射与接收激光信号,两个光源之间 的间距是可测的, 当子弹经过平行光源时,会遮挡住光信号而产生一定宽度的脉 冲信号, 据此可测出子弹通过平行光源的时间即可求出子弹的撞击速度。压杆传 感器测量系统则是在压杆相应位置处粘贴电阻应变片, 并将应变片经电桥连接至 超动态应变测试仪上,据此即可测出压杆中的应变。 数据采集和处理系统主要由 TDS5054B 数字示波器,CS—1D 超动态电阻应 变仪,TDS2000B 波形存储器,以及微机等组成。其作用是完成对信号的采集、 处理和显示。
图 6 透射波波形
万试屋 – 材料测试仪器方法资源小站/test_house
2.5 试件应力-应变曲线
工程应力曲线:
图 7 试样的工程应力曲线
工程应变曲线:
图 8 试样的工程应变曲线

混凝土类材料霍普金森压杆实验若干问题研究_方秦

混凝土类材料霍普金森压杆实验若干问题研究_方秦

凝土类材料 SHPB 实验中存在的若干问题(端面摩擦、骨料、惯性效应、温度)的研究进展;通过对混凝土 SHPB 实验的精细化数值模拟,深入分析惯性效应产生机理,提出材料的塑性流动引起的横向加速度是产生围压的关键 原因,围压波在试件中心的反射和边缘的卸载形成试件中围压从中心向四周逐渐减小的抛物线型分布;利用本文 所提的 SHPB 实验惯性效应产生机理,较好地解释了 SHPB 实验的尺寸和主动围压的影响规律;基于自主研制的 可进行围压和温度共同加载的 SHPB 实验装置 TSCPT-SHPB, 对在 5~25MPa 围压作用下以及在 40℃~80℃温度 下盐岩动态力学性能进行实验研究,结果表明,高围压下应变率效应不如低围压下显著,温度越高,强度越低; 建立了考虑粗骨料随机分布的三维混凝土细观模型,对混凝土各细观组分对动态效应影响进行研究,结果表明, 各组分材料静态强度越高,混凝土动态强度也越高;在相同粒径条件下,体积率越高,混凝土动态强度也越高; 而相同骨料体积含量条件下,骨料越大,混凝土动态强度越低。 关键词:混凝土类材料;霍普金森压杆实验;数值模拟;惯性效应;围压;温度;三维细观模型 中图分类号:O347.4 文献标识码:A
其中大型通用有限元软件abaqus凭借其十分丰富的单元库和材料库可以模拟大多数实际工程材料和结构可以解决从相对简单的线性分析到极富挑战性的非线性模拟等各种问题由此得到广泛应用45许多学者都通过数值模拟对shpb实验进行了研究早在1975年bertholf和karnes46就利用二维有限差分法对shpb实验进行数值模拟在三种长径比以及不同的端面摩擦条件下分析shpb实验中惯性效应和端面摩擦效应的影响大小发现端面摩擦对结果影响较大
[6]
、液压伺服实验 和分离式霍普金森压 [19,24] 杆实验 等对混凝土类材料动态性能进行研究,得到混凝土动态强度放大因子(DIF)与应变率的关系。 欧洲国际混凝土委员会规范(FIP-CEB) 借鉴 Bischoff 和 Perry 的工作,给出了受压和受拉条件下的 DIF 与

Hopkinson压杆装置技术参数

Hopkinson压杆装置技术参数

Hopkinson压杆装置技术参数一、招标设备高温、高应变率耦合动态实验系统1台。

该产品需要根据招标方的要求定制加工,国内采购。

必须具有同型号设备在近3年内案例并提供合同复印件。

二、应用范围该设备主要用于获得高应变率下材料的应力应变关系,材料动态力学性能试验,能够获得材料的应力-应变曲线、应变率-时间历程曲线以及进行脆性材料的动态强度等测试,对于船舶海洋工程结构物才爆炸/冲击等动态冲击载荷下的力学行为研究具有重要学术意义和工程应用价值。

可配备高温炉、低温装置等还可进行多种环境条件下的动态力学性能试验。

三、主要技术指标1.使用气源:空气或普通氮气,压力:≤0.8MPa2.工作压力:0-0.8MPa3.发射炮管:不锈钢,长度约1600mm,管内不圆柱度优于0.1mm、不直线度优于0.10mm,内表面光洁度优于1.0μm;4.★标准加载杆:1.超高强度不锈钢杆(18Ni;C350):屈服极限:≥2200MPa, 直径14mm,长度包括(mm):1200、1200、400、300、200;注2根2.高强度7075铝合金杆:屈服极限:≥455MPa(7075),直径30mm,长度包括(mm):2000、2000、400、300、200;注2根3.45#调质钢杆:屈服极限:≥ 355MPa,直径40mm,长度包括(mm):2000、2000、400、300、200;注2根。

以上所有加载杆不圆柱度优于0.1mm、不直线度优于0.10.mm,表面光洁度优于1.0μm;端面垂直度0.04mm.5.平台支架2个:工业造型防锈处理,采用不锈钢或铝合金组成。

使用温度:77K-1000℃范围6. 设备整体长宽比大小不超过1000×6000mm四、性能要求1.操控模块为独有结构,在发射体上安装,具有进气阀、储气室微调阀、减压阀、压力表、炮管底部排气阀、自动快速放(气)炮开关。

可以自动操作子弹就位,子弹发射,采集冲击信号,导出冲击方波,得出应变率和应力等测试结果。

霍普金森杆试验报告

霍普金森杆试验报告

霍普金森压杆(SHPB)试验报告一、SHPB试验目的及用途1、了解霍普金森压杆(SHPB)测试的试验原理,掌握试验的基本操作步骤;2、霍普金森压杆(SHPB)测试技术主要用来测试材料在高应变率下的力学性能。

此试验主要通过霍普金森压杆(SHPB)测试技术,来测试泡沫铝(37mm×21mm)的力学性能,获取应力-应变曲线。

二、SHPB试验装置及其示意图1—发射气枪2—撞击杆3—激光发射器4—激光接收器5—电阻应变片6—入射杆7—试件8—透射杆9—吸收杆10—缓冲装置11—超动态应变仪12—波形存贮器13—数据处理系统三、试验原理1、三种波形的获取过程通过发射气枪作用,赋予撞击杆一定的初速度,此初速度可以由激光发射器和接收器测出间隔时间,然后计算得出。

撞击杆以此速度撞击入射杆,输入入射波脉冲,随着入射波的传播,在试件表面产生反射和穿透。

入射、反射、透射脉冲均可以通过电阻应变片测出,进而通过超动态应变仪传递到波形存贮器进行保存三种波形,从而利用入射、反射和透射脉冲来推导出试件中的应力、应变和应变率。

2、应力应变曲线获取的原理利用这些脉冲信号来获得材料在高应变率下的应力-应变曲线原理如下:图SHPB系统加载示意图上图是SHPB系统加载过程的示意图,Iε、Rε、Tε分别表示的是应变片测量到的入射、反射和透射信号。

1、2分别是试件的两个端面,S A是试件的横截面积,L是试件的长度,A和E分别是压杆的横截面积和弹性模量。

根据一维应力波理论,试件的两个端面的位移1u和2u可分别表示为1010t u C dt ε=⎰ (1) 2020tu C dt ε=⎰ (2)式中,1ε、2ε分别是试件两个端面的应变,0C 是压杆的弹性波速。

由于入射波到达杆与试样接触端是立刻会有反射波产生,因此入射杆与试件接触面上的应变1ε既包括了向右传播的应变脉冲I ε,又包括向左传播的反射应变脉冲R ε,即:1I R εεε=+ (3)因此界面1上的位移1u 就可以表示为:100()t I R u C dt εε=-⎰ (4)而界面2处的位移2u 只与透射脉冲T ε有关,故有:200t T u C dt ε=⎰ (5)这里的应变均是压应变。

霍普金森压杆Hopkinson压杆

霍普金森压杆Hopkinson压杆

100mm/75mm/50mm/20mm霍普金森压杆Hopkinson压杆一、Hopkinson压杆构成霍普金森多功能压杆设备主要由储气设备、发射系统、杆系与子弹、量测系统、中心支撑部件、基础导轨、缓冲装置和辅助设备等组成。

1 、发射系统:由储气室、发射体、汽缸、活塞、联接体、支承座、多种可更换炮管、反后座支架等组成。

压力最高可达 5.8MPa ,炮管内径可实现为Φ 7 5 ,Φ 20 等多种规格,长度为3m 。

2 、杆系与子弹:分两种材料:(1)弹簧钢,热处理,规格Φ 7 5 ,Φ 20 ,最大长度3m 。

(2)超硬铝LC4 规格Φ 7 5 ,Φ 20 ,最大长度3m 。

3 、中心支撑部件:由基座、三向移动锁定定位机构、高精度轴承、压盖、手动机构等构成。

主要特点在统一基准导轨下可使不同直径杆系沿轴向运动为滚动摩擦。

滑动轻快,自调整极其方便。

4 、基础导轨:由多根铸铁地轨、地脚调节装置等拼合组成的一条整体导轨。

使用专用技术,使导轨在安装好后,形成两个基准:一个是侧基准,一个是水平基准,可使发射装置、杆系、支撑部件等在同一基准下工作,大大提高调试工作效率。

整体基准直线度可控制在0.04/m 以内。

二、系统指标:1 、压力范围:0.2~5.8MPa2 、杆系直径:两种:Φ 7 5 ,Φ 20 。

3 、子弹速度:≤ 40m /s4 、杆件材料:弹簧钢、超硬铝LC4 ,均热处理。

5 、导轨长度:12.4m6 、适用杆件直径范围:Φ 20 ~ Φ 75三、动态压缩试验1测试系统传统的Hopkinson压杆测试系统包括有:加载系统、动态应变仪、数据记录与采集系统和数据分析计算系统,如图1所示。

图1 分离式Hopkinson压杆实验原理图1.1.2测试原理Hopkinson压杆装置的核心部分是两段分离的弹性波导杆,即输入杆和输出杆,试样夹在两杆之间。

加载脉冲由撞击杆撞击输入杆的端部产生。

撞击杆在压气枪中由高压气体的推动作用被加速到一定的撞击速度,以此速度撞击输入杆的端部,产生一个持续时间取决于撞击杆长度的入射弹性压力脉冲。

SHPB-50-3500霍普金森压杆实验系统操作规程

SHPB-50-3500霍普金森压杆实验系统操作规程

SHPB-50-3500霍普金森压杆实验系统操作规程SHPB-50-3500霍普金森压杆实验系统操作规程第一章试验前准备第1节试件准备保证试件变形后的直径不大于杆直径,试件长度大约为其直径的一半。

保证试件两端面的不平度小于0.02,两端面的不平行度小于0.02。

第2节杆系对中调整以发射管轴线为基准调整杆系。

将子弹置于发射管口部(出头20左右)以其端面为基准先调整入射杆,调整方式是将入射杆用前后两个中心支架支撑,调整前先松开侧面的锁紧螺丝(在侧面一个由4个螺栓固定的一块方板中间的螺纹孔内),调整前后中心支架使杆端面了子弹端面密合。

过程中拟用高度尺、水平尺、千分表等。

调整完毕后锁紧锁紧螺丝。

将其它中心支架滚轮轻轻靠上(杆在轴向运动时刚好能带能带动滚轮滚动。

第3节应变片粘贴应变片粘贴技术见相关教科书。

建议在杆横截面一条直径两端沿轴向粘贴两片应变片,串联后作为1/4桥臂接入电桥盒,或采用半桥接法。

应变片在轴向的位置:入射杆:大致在中间,透射杆:大约在靠近试件的1/3处。

建议入射杆上和透射杆上各贴两组以作备用。

记好所用应变片到试件端面的距离,这个数据在数据处理中要用。

第4节测速装置准备按其说明书操作第5节气源准备拟采用高压氮气和高压空气,瓶装为好。

第6节子弹就位旋开发射管泄气阀(发射器上表面最靠近发射管的一个阀)用软杆(铜质、铝质、塑料)将子弹推入到适当位置(可根据需要),如到发射管底部会发出声音。

然后旋紧发射管泄气阀。

第7节入射杆端部垫片及脉冲整形器在入射杆端部套一套筒,将一垫片(与杆同直径,同材料,厚度大约20的圆形垫块)置于其中,保证垫片露头,在垫片上加脉冲整形器(用凡士林贴上)。

第8节试件两端垫片用与第7节类似方法在试件两端入射杆端面上、透射杆端面上加上垫片,垫片与杆之间加少许凡士林。

第9节缓冲装置就位第10节脆性试件压缩时的安全防护将保护套套于试验段第二章试验第1步打开气源开关第2步调节减压阀,使出口压力略大于试验所需要的压力。

霍普金森压杆实验装置操作规程

霍普金森压杆实验装置操作规程
1.霍普金森压杆实验装置操作规程(非高温)
1.打开电源
2.右旋总开关,指示灯亮设备开启。检查子弹是否回位(点击子弹回位,听到啪的一声后代 表子弹已经到位。)
3.将空压机红色按钮(用力)拔起,打开空压机按钮(此时会听到机器响声)。
4.打开超动态应变仪,将第一、二通道滤波调到 100kHZ,增益调到 100(倍)。
第一通道 增益 滤波
6.打开数据采集卡,开启计算机。
第二通道
7.装夹试样,将黄油涂抹试样两端黏到入射杆与透射杆之间(尽量保证试样与两杆同心),
然后扣上防护罩。
防护罩
试样
8.调整炮管与入射杆之间的距离,保持在 10-20mm。 10-20mm
9.打开 Datalab 软件,Datalab 软件设置中,选择 00 和 01 通道,点击硬件设置,将采样速率 设置到 40Ms/s,开始时间设置到-0.00197s,采集时间设置到 0.00801s 即可,【通道设置】将 Ch00 通道【触发沿】设置为下降沿,【触发电平】设置为-0.094。(本步骤基本不用动,可以 作个检查,数据为 ARCHIMEDES 魏道全魏经理推荐)。
1.霍普金森压杆实验装置操作规程(非高温)............................................................................ 1 2.高温条件下加热炉的使用............................................................................................................ 4 3.注意事项........................................................................................................................................ 6

霍普金森压杆实验装置操作规程

霍普金森压杆实验装置操作规程
1.霍普金森压杆实验装置操作规程(非高温)............................................................................ 1 2.高温条件下加热炉的使用............................................................................................................ 4 3.注意事项........................................................................................................................................ 6
10.回到操作页面,点击单次采集。 11.发射子弹(前推子弹发射按钮,听到撞击声音后复位),Datalab 中会出现波形,单击【显 示全部】,继续点击【数据处理】,【滤波类型】设置为低通,【窗函数】设置为矩形窗,【下 限频率】为 10000。
12.拖动白色虚线显示第一个入射波和透射波后点击鼠标右键,保存波形数据(记住将文件 命名)。
1.霍普金森压杆实验装置操作规程(非高温)
1.打开电源
2.右旋总开关,指示灯亮设备开启。检查子弹是否回位(点击子弹回位,听到啪的一声后代 表子弹已经到位。)
3.将空压机红色按钮(用力)拔起,打开空压机按钮(此时会听到机器响声)。
4.打开超动态应变仪,将第一、二通道滤波调到 100kHZ,增益调到 100(倍)。
第一通道 增益 滤波
6.打开数据采集卡,开启计算机。
第二通道

7.装夹试样,将黄油涂抹试样两端黏到入射杆与透射杆之间(尽量保证试样与两杆同心),
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霍普金森压杆设备操作规程
一.开机准备
1.连接之前进行检查:
【氮气瓶的检查】检查瓶内气压够不够,气压值要求大于2MPa,否则需要换瓶。

【电路接口的检查】应变片与盒式电桥焊接处有无脱落,数据采集电路接口有无正确插入主机。

【撞击杆的检查】准备2.5m长的粗铁丝,将撞击杆塞入炮筒底部,检查入射杆、透射杆和吸收杆有无弯曲变形,如有则需要换杆。

2.连接总电源线(请确认本仪器的各个分设备电源开关处于关闭状态)。

二.开机
3.打开NI数据采集开关(会听到“嗡嗡”的电扇的声音),此时会自动启动主机并给主机配备一个地址。

4.等待有电脑开机的声音后打开显示器,此时会响“嘟嘟”两声,随后在显示器上看到分配的地址,按回车键进行确定,进入操作系统界面。

5. 打开应变片放大仪开关按扭及SHPB气压控制仪开关,如需进行加热操作,则
打开高温性能温度控制仪开关。

6.对应变片放大仪设备面板进行设置,设置其放大倍数(一般金属常速为200,高速冲击时为100)、桥压值(常速为8V、高速时为4V或2V)、低通(一般为100HZ,过滤掉高频干扰信息)。

7.打开气压瓶,稍微松动阀门听到气流声即可,保证减压前气压大于2MPa(一般为4~5Mpa),减压后气压值稍大于1MPa(可通过减阀节阀来微调减压后气压)。

8.上样:上样前检查撞击杆、入射杆、透射杆与吸收杆四杆一线,对中性要好,如不在同一直线上,通过左右微调蝶形螺母左右微调,通过单向固定扳手上下微调。

上样后保证样品中心线在入射杆与透射杆中心线上,进行拉伸压缩

实验必须进行端面润滑(一般为凡士林,有条件可用MoS
2
9.打开Labview虚拟仪表面板,初次使用必须相关设置,设置触发方式为通道
触发(立即触发方式一般为测试应变片粘贴质量有关),触发通道设置(通道为入射杆应变片信号采集端)、采样频率(一般为5MHz)、触发电压(一般为100mv)、电压量程(一般为6V)、等待时间(一般为大值,如10000)。

并设置为硬盘缓存保存模式,以免实验后数据丢失。

10.跟据所设计的应变率在SHPB气压控制面板上设置所需气压值(一般为0.3~0.9MPa,高速时可选1.1~1.5MPa)(应变率-气压关系的选定应根据有限元模拟得到一个大致的确定关系值)。

11.点击虚拟仪器面板上按钮Run once,进行通道触发,再按气压控制面板上充气按扭(如有指纹确定功能,请先按指纹进行身份确认)。

12. 数据保存与数据格式转换,冲击后会产生两个应力波形图,一个为入射反射
波,另一个为透射波(如果是吸能多孔材料,用电阻式应变片透射波信号将十分微弱,此时需要更换为半导体应变片等敏感系数更高的应变片),格式需转换为isf格式。

13. 将转换格式后的两人isf文件导入相关后处理软件中,得到相应的应力-
应变波形图。

三.关机
14. 数据处理并保存后先关闭主机,然后关闭NI数据采集仪上开关,否则数据
采集仪上开关在主机未关情况下是关不掉的,接着关闭气压控制仪、应变信号放大仪、加热控制仪(如有加热实验)设备开关,最后拔下总电源插头。

15. 关闭气压瓶(拧紧总气压阀门),以免气压随时间泄漏。

16. 清理现场及收好相关辅助工具。

四.操作特别注意事项:
1. 请在使用前务必确认撞击杆处于炮筒底部,否则会因为撞击速度不到而导致
此次实验失败。

2. 在冲击前保证应变片放大控制面板中放大参数设置好,否则会因为信号太弱
而产生不了波形图。

3. 保证气压瓶气压大于1MPa,总气压大于2MPa。

4. 数据的拷贝需要用专用的可擦写光盘刻录机。

5. 实验充气冲击时相关人员应远离试样及压杆,以免高速时变脆的试样飞弹造
成人员伤害。

6. 出现烟雾、异常声音、异臭等异常时,请立即中止实验,切断总电源及关闭
气压瓶。

负责人:何圳涛。

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