以动态拉伸应变率为单一变量的动态损伤实验方法
【专利摘要】本发明提供了一种以动态拉伸应变率为单一变量的动态损伤实验方法，涉及冲击动力学领域，包括：S1.制作多个飞片；S2.制备多个样品靶，每个所述样品靶中的所述第一样品靶的厚度与所述第二样品靶的厚度的差值均相同；S3.多个所述飞片与多个所述样品靶一一对应，构成多个冲击实验组，每个冲击实验组中的所述飞片的厚度与所述样品靶的总厚度的比均相同，每个所述冲击实验组中的所述飞片的厚度与所述样品靶的总厚度之和均不相同；S4.对每个冲击实验组进行冲击实验；S5.测量撞击后的数据，分析结果。本发明能显著降低对应变率效应理论分析的难度。同时，更适合研究动态拉伸损伤演化早期的动力学过程和规律。
【专利说明】
从动态拉伸应变率为单一变量的动态损伤实验方法
技术领域
[0001] 本发明设及冲击动力学领域，具体而言，设及一种W动态拉伸应变率为单一变量 的动态损伤实验方法。
【背景技术】
[0002] 冲击动力学是一口 W力学、材料学、物理学为基础的力学分支学科，W冲击载荷作 用下材料的动力学行为和结构特性为主要研究对象，包括材料构件在动载荷下的运动、变 形、破坏和失效现象。主要应用领域有:爆破工程、钻井开矿、机械加工、水下爆炸切割、武器 工程等。
[0003] 在冲击动力学中，根据外加载荷的不同，材料的断裂形式主要分为拉伸断裂和剪 切断裂。运是动态断裂研究的两大主要方向。显而易见，当材料构件受拉伸应力作用而断裂 时称为拉伸断裂，受剪切应力作用而断裂时称为剪切断裂。工程实际中大部分为拉伸断裂 现象，运种断裂的作用机理为压缩波在自由面反射，使得材料构件中的局部区域受力处于 拉伸状态，一旦拉伸应力达到一定阔值、作用时间足够长，材料便会发生拉伸断裂，部分材 料构件剥落，在断裂面处形成新的自由面，沿新的自由面剥离的部分称为层裂片，运种应力 波反射引起的断裂现象称为反射断裂，即通常所说的层裂。反射过程中，波的能量强度会随 时间的推移而逐渐减弱，越是深入材料内部，其强度逐渐减弱。一旦初始波的强度足够，上 述层裂过程会重复发生，从而产生多个层裂面，运种现象即为二次层裂。如炸药爆炸切割实 验中，有机玻璃背面的层裂现象即此作用原理。在一些常规方法无法完成的特殊作业场合 层裂切割发挥着不可替代的作用，如微爆索切割航空有机玻璃、海底沉船的打拱等。
[0004] 一维应变条件下的层裂作为一种最典型的动态拉伸断裂破坏形式，由于理论分析 简单、实验易于实施等特点，同时包含了材料在动态拉伸条件下响应过程的丰富内容，因 此，一直是研究材料动态响应和破坏的重要手段，对于理解和认识材料在极端条件下性能 具有重要意义，因此本专利申请中之后设及的层裂在不特殊说明情况下默认为应力波反射 层裂。
[0005] 在现有技术中，一维应变条件下的层裂实验，可采用气炮、电炮等装置(动态拉伸 应变率范围IO4S^~IO7S^,拉伸应力持续时间IOOns~5ms)驱动飞片与样品碰撞，从而实现 对层裂损伤演化过程的研究。在实验中，普遍采用的方案是通过对飞片与样品的碰撞速度 变化或飞片、样品的厚度控制来研究动态加载下材料损伤的动态拉伸应变率产生的效应， 并进行数据解读和理论分析。
[0006] 但是现有的实验过程中发现，通过对飞片与样品的碰撞速度变化或飞片、样品的 厚度控制来研究动态加载下材料损伤的动态拉伸应变率，其中实验中动态拉伸应变率的变 化所W引起的层裂变化和理论动态拉伸应变率变化相同的值所引起的层裂变化存在较大 偏差，严重影响平面冲击实验的准确性，W及对数据进行后续处理的研究。
【发明内容】
[0007]有鉴于此，本发明提供了一种W动态拉伸应变率为单一变量的动态损伤实验方 法，W改善上述问题。
[000引本发明提供的一种W动态拉伸应变率为单一变量的动态损伤实验方法，包括：
[0009] Sl.制作多个飞片，多个所述飞片的材料均相同；
[0010] S2.制备多个样品祀，所述样品祀均为组合祀，每个所述样品祀包括第一样品祀和 第二样品祀，所述第一样品祀与所述飞片撞击，每个所述样品祀中的所述第一样品祀与所 述第二样品祀的材质相同，所述第一样品祀与所述第二样品祀贴合，所述第一样品祀与所 述第二样品祀之间只能传递压力不能传递拉伸力，所述第一样品祀的厚度小于所述第二样 品祀的厚度，每个所述样品祀中的所述第一样品祀的厚度与所述第二样品祀的厚度的差值 均相同；
[0011] S3.多个所述飞片与多个所述样品祀一一对应，构成多个冲击实验组，每个冲击实 验组中的所述飞片的厚度与所述样品祀的总厚度的比均相同，每个所述冲击实验组中的所 述飞片的厚度与所述样品祀的总厚度之和均不相同；
[0012] S4.对每个冲击实验组进行冲击实验，用每个冲击实验组中的飞片分别W相同的 碰撞速度撞击对应的样品祀；
[0013] S5.测量撞击后的数据，分析结果。
[0014] W上所述的W动态括伸应变率为单一变量的动态损伤实验方法，优选地，S2包括， 利用公^^
[001引其中，A名为样品祀拉伸应变率的差值
[0016] h为样品祀总厚度
[0017] Ah为样品祀总厚度的差值 [001引 Cb为材料体波声速
[0019] Cl为材料纵波波速
[0020] 实现对拉伸应变率的变化区间通过样品祀的总厚度的差值来进行预估，选择样品 祀的总厚度的差值来对拉伸应变率的变化区间进行控制。能够在实验之前有意识的根据厚 度与动态拉伸应变率的对应关系，选择特定的动态拉伸应变率或者控制动态拉伸应变率的 变化量，能够根据自己的需要进行设置，使得是实验数据的结果能够更加贴近自身的研究 目的，降低研究难度。
[0021] W上所述的W动态拉伸应变率为单一变量的动态损伤实验方法，优选地，多个所 述冲击实验组的总厚度构成等差数列。多个冲击实验组的总厚度构成了等差数列，等差数 列的总厚度的变化为线性变化，能够更加方便地观察动态拉伸应变率的变化与冲击实验组 的总厚度的变化的对应关系，便于研究人员进行研究分析。
[0022] W上所述的W动态拉伸应变率为单一变量的动态损伤实验方法，优选地，所述等 差数列的公差为〇-3mm。采用0-3mm的公差，能够实现引起动态拉伸应变率的变化，同时变化 幅度不是太大，能够更加准确的观察动态拉伸应变率的变化所引起的动态损伤实验的结果 变化。
[0023] W上所述的W动态拉伸应变率为单一变量的动态损伤实验方法，优选地，每个所 述样品祀中的所述第一样品祀与所述第二样品祀的厚度差为〇-6mm。在进行层裂实验时，一 般采用3-8mm的样品祀，所W，组合形成样品祀的第一样品祀和第二样品祀的厚度差为3- 8mm之间，优选地为0-6mm，使得第一样品祀和第二样品祀之间不至于因为厚度差值太大，导 致拉伸应力持续时间太长，不便于实验实施。
[0024] W上所述的W动态拉伸应变率为单一变量的动态损伤实验方法，优选地，在S2还 包括，根据每个所述样品祀中的所述第一样品祀与所述第二样品祀的厚度差与拉伸应力持
续时间的对应关系，利用公； 其中， ，
[0025] t为拉伸应力持续时间
[0026] hi为第一样品祀的厚度
[0027] h2为第二样品祀的厚度
[0028] C为材料的平均声速
[0029] 通过第一样品祀和第二样品祀的厚度差计算出相应的拉伸应力持续时间。为了便 于实验人员进行观察和实验，尽可能让拉伸应力持续时间维持在适中的时间，即便于研究 人员对动态拉伸应变的过程进行观察，不会因为拉伸应力持续时间过短而影响最后的分析 检测结果。
[0030] W上所述的W动态拉伸应变率为单一变量的动态损伤实验方法，优选地，所述飞 片的厚度与所述样品祀的比为0.3-0.6。为了便于实验的进行和数据的收集，在实验中，飞 片的厚度一般采用为样品祀厚度的0.5,为了便于计算和提高实验效果的准确性，可W采用 飞片的厚度为样品祀厚度的0.3-0.6。
[0031] W上所述的W动态拉伸应变率为单一变量的动态损伤实验方法，优选地，=个所 述样品祀的所述第一样品祀和所述第二样品祀的厚度分别为1mm和3mm，2mm和4mm，3mm和 5mm。采用运=种规格为通用规格。
[0032] W上所述的W动态拉伸应变率为单一变量的动态损伤实验方法，优选地，S5包括 记录样品祀的自由面粒子速度在时间上的变化，W时间为横轴，W自由面粒子速度为纵轴， 绘制自由面粒子速度-时间图，从图中采集自由面粒子速度的最大值与第一个极小值的差 值记为A U，采集自由面粒子速度的最大值到第一个极小值所经历的时间记为A t，通过公 J
[0033] 其中^为拉伸应变率
[0034] Cb为材料体波声速
[0035] A U为自由面粒子速度的最大值与第一个极小值的差值
[0036] At为A U段所经历的时间
[0037] 计算出不同样品祀的拉伸应变率，
[0038] 同时对样品祀软回收，通过样品祀表征技术，获得样品损伤程度、微结构和断裂特 征信息，将每个冲击实验组的数据分别记录，比对分析，得出不同动态拉伸应变率对于层裂 的影响。获得样品损伤程度、微结构和断裂特征运些信息后，能够对运些数据进行分析，分 析由动态拉伸应变率单一变量引起的运些结果和数据的变化，从而得出动态拉伸应变率单 独变化对动态拉伸的作用和影响。
[0039] W上所述的W动态拉伸应变率为单一变量的动态损伤实验方法，优选地，利用任 意反射面的速度干设仪（VISAR，Velocity inte;rfe;rometer system for any reflector) 记录样品祀的自由面粒子速度随时间的变化。任意反射面的速度干设仪对自由面粒子速度 进行测量，效率高。
[0040] 相对于现有技术，本发明提供的W动态拉伸应变率为单一变量的动态损伤实验方 法包括W下有益效果:第一样品祀和第二样品祀贴合，产生一个不能承受任何拉伸应力的 界面，当飞片撞击在样品祀后，从界面分别向飞片和样品祀各产生一个冲击波，在飞片内的 冲击波的传播方向朝向飞片的自由面，即飞片远离碰撞的一面，在样品祀内的冲击波的传 播方向朝向样品祀的自由面，即样品祀中，所述第二样品祀远离碰撞的一面。当运两个冲击 波分别到达飞片的自由面和第二样品祀的自由面后，会发生反射，形成反射稀疏波，同时波 的传播方向发生改变，使得运两束反射稀疏波在样品祀中相遇，造成样品祀的拉伸区域。之 后，当从第二样品祀的自由面反射的稀疏波传播至第一样品祀与第二样品祀的界面的时 候，由于界面只能够承受压力而不能够承受拉伸力而分离，该束稀疏波将会在界面位置再 次进行反射，形成压缩波，同时波的传播方向再次指向第二样品祀的自由面，该压缩波所到 之处应力变为零，终止了损伤发展，样品中拉伸应力持续时间将停止，通过此种结构，实现 对拉伸应力持续时间的控制。
[0041] 在本发明中，由于限制了飞片的厚度和样品祀的厚度比为恒值，配合限制样品祀 的第一样品祀和第二样品祀之间的差值为恒定，运样设置，使得在研究不同动态拉伸应变 率条件下材料的损伤时，即使每个冲击实验组的总厚度不同，但只要每个冲击实验组中的 飞片的撞击速度相同，则应力波在每个冲击实验组的样品祀内的拉伸应力持续时间都是相 同的。同时，由于每个冲击实验组中的飞片的撞击速度是相同的，则实现了每个冲击实验组 的拉伸应力幅值相同。而同时本发明中，每个冲击实验组的总厚度不同，使得每个冲击实验 组即使在其他条件相同，其产生的动态拉伸应变率也不同。
[0042] 本发明能够实现对动态拉伸应变率单一因素进行控制，排除其他因素的干扰，获 得的只有动态拉伸应变率为变量的单实验数据，能显著降低对应变率效应理论分析的难 度。同时，采用本发明，更适合研究动态拉伸损伤演化早期（损伤形核）的动力学过程和规 律。
【附图说明】
[0043] 为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可W 根据运些附图获得其他的附图。
[0044] 图1是本发明第一实施例提供的W动态拉伸应变率为单一变量的动态损伤实验方 法采用的冲击实验装置的示意图。
[0045] 其中，附图标记与部件名称之间的对应关系如下：飞片101，界面102,第一样品祀 103，第二样品祀104，冲击波105，反射稀疏波106，稀疏波交汇区107，拉伸应力持续时间 108。
【具体实施方式】
[0046] 现有技术中，一维应变条件下的层裂实验，可采用气炮、电炮等装置(动态拉伸应 变率范围104S-1~107S-1，拉伸应力持续时间10化S~5ms)驱动飞片与样品祀碰撞，从而实 现对层裂损伤演化过程的研究。在实验中，普遍采用的方案是通过对飞片与样品的碰撞速 度变化或飞片、样品的厚度控制来研究动态加载下材料损伤的动态拉伸应变率产生的效 应、数据解读和理论分析。
[0047] 但是现有的实验过程中发现，通过对飞片与样品的碰撞速度变化或飞片、样品的 厚度控制来研究动态加载下拉伸应变率的变化对材料的动态损伤的影响，其中实验中动态 拉伸应变率的变化所W引起的层裂变化和理论动态拉伸应变率变化相同的值所引起的层 裂变化存在较大偏差，严重影响平面冲击实验的准确性，W及对数据进行后续分析和研究。 [004引本发明提供了一种W动态拉伸应变率为单一变量的动态损伤实验方法来改善上 述问题。
[0049] 经过
【申请人】长期研究、反复推断和实验之后，发现造成实验误差的主要原因，是因 为飞片101与样品祀碰撞速度的变化，一方面能改变动态拉伸应变率，但同时也会改变拉伸 应力幅值。而运种改变对材料损伤的影响难W精确评估，使得拉伸应变率很难解禪出来，因 此会给通过改变碰撞速度来研究动态加载下材料损伤的应变率效应的数据解读和理论分 析带来困难。
[0050] 另一方面，当加载速度相同时，如果改变飞片和/或样品祀的厚度，在改变动态拉 伸应变率的同时，也会改变拉伸应力在样品板内持续时间。由于拉伸应力持续时间108对材 料最终的损伤状态具有显著的影响。因此，通过飞片和/或样品祀的厚度变化，研究不同动 态拉伸应变率条件下材料的损伤，在技术上也存在一定困难。
[0051] 造成实验误差的主要原因的发现本身在本领域具有较大的难度和较高的创新。
[0052] 下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
[0053] 本发明中第一、第二、第S等均为区别示意，并不是限定。
[0054] 图1是本发明第一实施例提供的W动态拉伸应变率为单一变量的动态损伤实验方 法采用的冲击实验装置的示意图。如图1所示，本发明第一实施例提供的一种W动态拉伸应 变率为单一变量的动态损伤实验方法，包括：
[0055] Sl.制作多个飞片101，多个所述飞片101的材料均相同；
[0056] S2.制备多个样品祀，所述样品祀均为组合祀，每个所述样品祀包括第一样品祀 103和第二样品祀104,所述第一样品祀103与所述飞片101撞击，每个所述样品祀中的所述 第一样品祀103与所述第二样品祀104的材质相同，所述第一样品祀103与所述第二样品祀 104贴合，所述第一样品祀103与所述第二样品祀104之间只能传递压力不能传递拉伸力，所 述第一样品祀103的厚度小于所述第二样品祀104的厚度，每个所述样品祀中的所述第一样 品祀103的厚度与所述第二样品祀104的厚度的差值均相同；
[0057] S3.多个所述飞片101与多个所述样品祀一一对应，构成多个冲击实验组，每个冲 击实验组中的所述飞片101的厚度与所述样品祀的总厚度的比均相同，每个所述冲击实验 组中的所述飞片101的厚度与所述样品祀的总厚度之和均不相同；
[0058] S4.对每个冲击实验组进行冲击实验，用每个冲击实验组中的飞片101分别W相同 的碰撞速度撞击对应的样品祀；
[0059] S5.测量撞击后的数据，分析结果。
[0060] 实验时一般采用加载装置(如气炮)发射，携带飞片101对样品祀进行撞击。
[0061] 第一样品祀103和第二样品祀104贴合，产生一个不能承受任何拉伸应力的界面 102。当飞片101撞击在样品祀后，从碰撞面分别向飞片101和样品祀各产生一个冲击波105， 在飞片101内的冲击波105的传播方向朝向飞片101的自由面，即飞片101远离碰撞的一面， 在样品祀内的冲击波105的传播方向朝向样品祀的自由面，即样品祀中，第二样品祀104远 离碰撞的一面。当运两个冲击波105分别到达飞片101的自由面和第二样品祀104的自由面 后，会发生反射，形成反射稀疏波106,同时波的传播方向发生改变，使得运两束反射稀疏波 106在样品祀中相遇，造成样品祀的稀疏波交汇区107,即拉伸区域。之后，当从第二样品祀 104的自由面反射的稀疏波106传播至第一样品祀103与第二样品祀104的界面102的时候， 由于界面102只能够承受压力而不能够承受拉伸力而分离，该束稀疏波106将会在界面102 位置再次进行反射，形成压缩波，同时波的传播方向再次指向第二样品祀104的自由面，同 时该压缩波所到之处应力变为零，终止了损伤发展，样品中拉伸应力持续时间108将停止， 通过此种结构，实现对拉伸应力持续时间108的控制。图1中拉伸应力持续时间108位于稀疏 波交汇区107上。
[0062] 在本实施例中，由于限制了飞片101的厚度和样品祀的厚度比为恒值，配合限制样 品祀的第一样品祀103和第二样品祀104之间的差值为恒定，使得在研究不同动态拉伸应变 率条件下材料的损伤时，即使每个冲击实验组的总厚度不同，但只要每个冲击实验组中的 飞片101的撞击速度相同，则应力波在每个冲击实验组的样品祀内的拉伸应力持续时间108 都是相同的。同时，由于每个冲击实验组中的飞片101的撞击速度是相同的，则保证了每个 冲击实验组的拉伸应力幅值相同。而本实施例中，每个冲击实验组的总厚度不同，使得每个 冲击实验组即使在其他条件相同，其产生的动态拉伸应变率也不同。
[0063] 因此，本实施例中成功的通过实验条件控制，控制了拉伸应力幅值和拉伸应力持 续时间108,成功的将动态拉伸应变率从复杂的禪合关系中解禪出来，W动态拉伸应变率为 单一变量进行层裂实验，通过分析和观察来研究不同动态拉伸应变率条件下材料的损伤。
[0064] 本实施例能够实现对动态拉伸应变率单一因素进行控制，排除其他因素的干扰， 获得的只有动态拉伸应变率为变量的实验数据，能显著降低对应变率效应理论分析的难 度。同时，采用本实施例，更适合研究动态拉伸损伤演化早期(损伤形核)的动力学过程和规 律，而且提高了实验的精密程度及成本控制。
[0065] 本发明第二实施例提供的W动态拉伸应变率为单一变量的动态损伤实验方法包 括；
[0066] Sl.制作多个飞片101，多个飞片101的材料均相同；
[0067] S2.制备多个样品祀，所述样品祀均为组合祀，每个所述样品祀包括第一样品祀 103和第二样品祀104,所述第一样品祀103与所述飞片101撞击，每个所述样品祀中的所述 第一样品祀103与所述第二样品祀104的材质相同，所述第一样品祀103与所述第二样品祀 104贴合，所述第一样品祀103与所述第二样品祀104之间只能传递压力不能传递拉伸力，所 述第一样品祀103的厚度小于所述第二样品祀104的厚度，每个所述样品祀中的所述第一样 品祀103的厚度与所述第二样品祀104的厚度的差值均相同。
[0068] 同时，S2中包括，利用公式
[0069] 其中，A技为样品祀拉伸应变率的差值
[0070] h为样品祀总厚度
[0071 ] A h为样品祀总厚度的差值
[0072] Cb为材料体波声速
[0073] Cl为材料纵波波速
[0074] 实现对拉伸应变率的变化区间通过样品祀的总厚度的差值来进行预估，选择样品 祀的总厚度的差值来对拉伸应变率的变化区间进行控制。
[0075] 在S2还包括，根据每个所述样品祀中的所述第一挣品靴103与所述第二样品祀104 的厚度差与拉伸应力持续时间108的对应关系，利用公;
其中，
[0076] t为拉伸应力持续时间108
[0077] hi为第一样品祀103的厚度 [007引h2为第二样品祀104的厚度
[0079] C为材料的平均声速
[0080] 通过第一样品祀103和第二样品祀104的厚度差计算出相应的拉伸应力持续时间 108。为了便于实验人员进行观察和实验，尽可能让拉伸应力持续时间108维持在适中的时 间，即便于研究人员对动态拉伸应变的过程进行观察，不会因为拉伸应力持续时间108过短 而影响最后的分析检测结果。
[0081] S3.多个所述飞片101与多个所述样品祀一一对应，构成多个冲击实验组，每个冲 击实验组中的所述飞片101的厚度与所述样品祀的总厚度的比均相同，每个所述冲击实验 组中的所述飞片101的厚度与所述样品祀的总厚度之和均不相同；
[0082] S4.对每个冲击实验组进行冲击实验，用每个冲击实验组中的飞片101分别W相同 的碰撞速度撞击对应的样品祀；
[0083] S5.测量撞击后的数据，分析结果。S5中包括记录样品祀的自由面粒子速度在时间 上的变化，W时间为横轴，W自由面粒子速度为纵轴，绘制自由面粒子速度-时间图，从图中 采集自由面粒子速度的最大值与第一个极小值的差但巧要集自由面粒子速度的最 大值到第一个极小值所经历的时间记为A *，通过公；1^
[0084] 其中怎为拉伸应变率
[0085] Cb为材料体波声速
[0086] A U为自由面粒子速度的最大值与第一个极小值的差值
[0087] At为A U段所经历的时间
[0088] 计算出不同样品祀的拉伸应变率，同时对样品祀软回收，测试样品祀表征技术，获 得样品损伤程度、微结构和断裂特征信息，将每个冲击实验组的数据分别记录，比对分析， 得出不同动态拉伸应变率对于层裂的影响。同时利用任意反射面的速度干设仪(VISAR， Velocity interf eronmeter system for any ref lector)记录样品革己的自由面粒子速度 随时间的变化。任意反射面的速度干设仪对自由面粒子速度进行测量，效率高。
[0089] 本实施例通过对动态拉伸应变率和拉伸应力持续时间108人为进行选择，尽可能 让拉伸应力持续时间108维持在适中的时间，即便于研究人员对动态拉伸应变的过程进行 观察，不会因为拉伸应力持续时间108过短或者过长而影响最后的分析检测结果。
[0090] 而且能够在实验之前有意识的根据样品祀的厚度与动态拉伸应变率的对应关系， 选择特定的动态拉伸应变率或者控制动态拉伸应变率的变化量，能够根据自己的需要进行 设置，使得是实验数据的结果能够更加贴近自身的研究目的，降低研究难度。
[0091] 同时，本实施例中多个冲击实验组的总厚度构成等差数列。多个冲击实验组的总 厚度构成了等差数列，等差数列的总厚度的变化为线性变化，能够更加方便地观察动态拉 伸应变率的变化与冲击实验组的总厚度的变化的对应关系，便于研究人员进行研究分析。 同时，优选地，等差数列的公差为〇-3mm。采用0-3mm的公差，能够实现引起动态拉伸应变率 的变化，同时变化幅度不是太大，能够更加准确的观察动态拉伸应变率的变化所引起的动 态损伤实验的结果变化。
[0092] 每个样品祀中的第一样品祀103与第二样品祀104的厚度差为0-6mm。在进行层裂 实验时，一般采用3-8mm的样品祀，所W，组合形成样品祀的第一样品祀103和第二样品祀 104的厚度差为3-8mm之间，优选地为0-6mm，使得第一样品祀103和第二样品祀104之间不至 于因为厚度差值太大，导致拉伸应力持续时间108太短，不便于研究人员进行观察和记录。
[0093] 飞片101的厚度与样品祀的比为0.3-0.6。为了便于实验的进行和数据的收集，在 实验中，飞片101的厚度一般采用为样品祀厚度的0.5,为了便于计算和提高实验效果的准 确性，可W采用飞片101的厚度为样品祀厚度的0.3-0.6。
[0094] S个样品祀的第一样品祀103和第二样品祀104的厚度分别为1mm和3mm，2mm和 4mm,3mm和5mm。
[0095] 在测量撞击后的数据，分析结果，获得样品损伤程度、微结构和断裂特征运些信息 后，能够对运些数据进行分析，分析由动态拉伸应变率单一变量引起的运些结果和数据的 变化，从而得出动态拉伸应变率单对动他拉伸的作用和影响。
[0096] W上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技 术人员来说，本发明可W有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修 改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种以动态拉伸应变率为单一变量的动态损伤实验方法，其特征在于，包括：51. 制作多个飞片，多个所述飞片的材料均相同；52. 制备多个样品靶，所述样品靶均为组合靶，每个所述样品靶包括第一样品靶和第二 样品靶，所述第一样品靶与所述飞片撞击，每个所述样品靶中的所述第一样品靶与所述第 二样品靶的材质相同，所述第一样品靶与所述第二样品靶贴合，所述第一样品靶与所述第 二样品靶之间只能传递压力不能传递拉伸力，所述第一样品靶的厚度小于所述第二样品靶 的厚度，每个所述样品靶中的所述第一样品靶的厚度与所述第二样品靶的厚度的差值均相 同；53. 多个所述飞片与多个所述样品靶一一对应，构成多个冲击实验组，每个冲击实验组 中的所述飞片的厚度与所述样品靶的总厚度的比均相同，每个所述冲击实验组中的所述飞 片的厚度与所述样品靶的总厚度之和均不相同；54. 对每个冲击实验组进行冲击实验，用每个冲击实验组中的飞片分别以相同的碰撞 速度撞击对应的样品靶；55. 测量撞击后的数据，分析结果。2. 根据权利要求1所述的以动态拉伸应变率为单一变量的动态损伤实验方法，其特征 在于，S2包括，利用公另其中，为样品靶拉伸应变率的差值 h为样品靶总厚度 Ah为样品靶总厚度的差值 Cb为材料体波声速 α为材料纵波波速 实现对拉伸应变率的变化区间通过样品靶的总厚度的差值来进行预估，选择样品靶的 总厚度的差值来对拉伸应变率的变化区间进行控制。3. 根据权利要求1所述的以动态拉伸应变率为单一变量的动态损伤实验方法，其特征 在于，多个所述冲击实验组的总厚度构成等差数列。4. 根据权利要求3所述的以动态拉伸应变率为单一变量的动态损伤实验方法，其特征 在于，所述等差数列的公差为〇_3_。5. 根据权利要求1所述的以动态拉伸应变率为单一变量的动态损伤实验方法，其特征 在于，每个所述样品靶中的所述第一样品靶与所述第二样品靶的厚度差为〇-6mm。6. 根据权利要求1所述的以动态拉伸应变率为单一变量的动态损伤实验方法，其特征 在于，在S2还包括，根据每个所述样品靶中的所述第一样品靶与所述第二样品靶的厚度差 与拉伸应力持续时间的对应关系，利用公式/ = 其中， t为拉伸应力持续时间 hi为第一样品靶的厚度 h2为第二样品靶的厚度 C为材料的平均声速 通过第一样品靶和第二样品靶的厚度差计算出相应的拉伸应力持续时间。7. 根据权利要求1所述的以动态拉伸应变率为单一变量的动态损伤实验方法，其特征 在于，所述飞片的厚度与所述样品靶的总厚度比为〇. 3-0.6。8. 根据权利要求7所述的以动态拉伸应变率为单一变量的动态损伤实验方法，其特征 在于，三个所述样品革E的所述第一样品革E和所述第二样品革E的厚度分别为1mm和3mm，2mm和 4mm，3mm和5mm 〇9. 根据权利要求1所述的以动态拉伸应变率为单一变量的动态损伤实验方法，其特征 在于，S5包括记录样品靶的自由面粒子速度在时间上的变化，以时间为横轴，以自由面粒子 速度为纵轴，绘制自由面粒子速度-时间图，从图中采集自由面粒子速度的最大值与第一个 极小值的差值记为A u，采集自由面粒子速度的最大值到第一个极小值所经历的时间记为 At，通过公式其中#为拉伸应变率 cb为材料体波声速 △ u为自由面粒子速度的最大值与第一个极小值的差值 At为AU段所经历的时间 计算出不同样品靶的拉伸应变率，同时对样品靶软回收，通过样品靶表征技术，获得样 品损伤程度、微结构和断裂特征信息，将每个冲击实验组的数据分别记录，比对分析，得出 不同动态拉伸应变率对于层裂的影响。10. 根据权利要求9所述的以动态拉伸应变率为单一变量的动态损伤实验方法，其特征 在于，利用任意反射面的速度干涉仪(VISAR，Velocity interferometer system for any ref lector)记录样品革E的自由面粒子速度随时间的变化。
【文档编号】G01N3/08GK105954120SQ201610341475
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年5月20日
【发明人】裴晓阳, 彭辉, 于继东, 孔令尧, 刘坤, 姚松林, 贺红亮, 李平, 柏劲松
【申请人】中国工程物理研究院流体物理研究所