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霍普金森壓桿實驗主要應用于研究材料在沖擊荷載下應力-應變關系和破壞機理,也是目前材料動力學性能研究應用最多的實驗方法。應變片安裝在傳輸桿和透射桿上,實驗準備繁瑣,且無法采集試件變形位置及裂紋演化,只有通過試件實時數據采集與分析,才能獲得試件表面變形位置以及裂紋出現和演化途徑。千眼狼PMLAB光學應變測量系統采用非接觸式光學應變測量方法能夠高效、及時獲取全場應變數據、應力分布,以及關鍵部位的裂紋演化等。

實驗現場
進一步了解材料在沖擊加載下的力學性能,有助于各類新型材料的工程應用以及設計。某高校材料學院為研究圓柱形建筑材料在不同壓力下裂紋起始狀態以及應變分布情況,進行了霍普金森壓桿沖擊實驗,并采用千眼狼PMLAB光學應變測量系統獲取實驗精確數據。
沖擊實驗
實驗采用兩臺千眼狼超高速攝像機進行圖像采集,霍普金森壓桿沖擊速度為15m/s-25m/s,圖像采樣頻率66666fps,獲得全場應變,并選取斷裂處不同位置應變對比,進一步了解圓柱形建筑材料抗壓輕度及耐久性能。實驗分析結果有助于探索降低材料的脆性,改善其斷裂性能方法。
霍普金森壓桿實驗包括巖石、混凝土、陶瓷材料試驗;塑料、復合材料、泡沫材料、減震材料等材料試驗;高聚物、炸藥、固體推動劑材料試驗研究等。實驗過程中的試樣在不同沖擊速度下呈現不同的應變時程曲線,裂紋起始狀態和破壞形態也不同,必須通過動態加載了解材料的動態特性。光學應變測量技術與霍普金森壓桿完美搭配,更有效并精確地獲取材料的應變率相關的應力-應變曲線。
測量優勢
非接觸測量:不需要接觸被測物,無負載效應;
全場多點測量:一張圖片可以獲得成千上萬個數據點;
可測物理量多:位移、振幅、頻率、模態、振型、應變、泊松比,楊氏模量等;
可視化測量:測量數據信息能夠匹配到試驗圖像序列,形成一一對應;
測量精度高:位移精度最高達到0.01個像素。
總結
實驗數據分析,有助于科研人員進行數值模擬。進行數值模擬的前提,是要獲取材料在高速沖擊載荷下的應變參數,通過霍普金森桿實驗,有助于各類新型材料的數值模擬,助力新材料的工程設計和工程應用,為航空航天、土木工程等領域結構設計與分析提供關鍵技術支持。