一种高加载率下脆性材料一维层裂实验的全场分析方法技术

本发明专利技术公开了一种高加载率下脆性材料一维层裂实验的全场分析方法，特点是使用数字图像相关法（DIC技术）计算超高速摄像机记录的图片，得到杆状试件在所有图片上的所有像素点的位移、应变历史，形成位移、应变数据库；根据位移、应变数据库分析得到一个杆状试件上所有层裂位置的层裂起始时刻和断裂应变。优点是通过上述方法不仅能准确确定脆性材料在霍普金森压杆实验中发生多个层裂的断裂应变及应变率，也能够确定每个层裂发生的时间和位置等数据，有效地利用了投入的人力物力以及测得的大量且可贵的实验数据，有效的解决了以往方法中在高加载率实验中不能同时获得所有断裂位置的层裂强度的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种高加载率下脆性材料一维层裂实验的全场分析方法
本专利技术涉及一种脆性材料一维层裂实验的分析方法，尤其是涉及一种高加载率下脆性材料一维层裂实验的全场分析方法。
技术介绍
脆性材料(如混凝土、岩石、玻璃和陶瓷等)的损伤演化的动态本构特性研究，已经成为当前力学、材料学界和工程界共同关注的跨学科前沿性研究热点。以工程界最广泛应用的混凝土为代表，因其低密度、高压缩强度的性能优势，被广泛应用于桥梁、大坝、核设施、军事建筑及防护工程。但是，混凝土性能也有其显著的劣势，比如严重的拉压不对称，即极低的拉伸断裂强度，低的断裂韧性。因此，混凝土主要应用在静态压缩工况下。而在其工作过程中，除了承受静态载荷的作用外，还要承受动态载荷的作用，如地震、车辆撞击混凝土结构、轮船撞击大桥桥墩、恐怖袭击等导致的爆炸载荷，这些动态载荷将在结构中产生与准静态载荷不同的效应。与受准静态压缩载荷不同，混凝土结构受爆炸等动态载荷，其内部将产生一个压缩波，当压缩波到达结构的自由面后，将反射生成拉伸波，当拉伸波与压缩波叠加之后的载荷超过混凝土材料的层裂强度时，混凝土将发生层裂破坏，造成结构物的失效甚至垮塌。上述现象表明，在爆炸等本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高加载率下脆性材料一维层裂实验的全场分析方法，其特征在于包括如下步骤：(1)在由脆性材料制成的杆状试件上，刷白色底漆；(2)待白色底漆干燥后，在白色底漆上喷涂小的黑色斑点；(3)待杆状试件上的黑色斑点干燥后，将杆状试件的一端作为固定端，与固定端相对的另一端为杆状试件的自由端，将杆状试件安装在霍普金森压杆装置上，使固定端的端面与霍普金森压杆装置上的入射杆的端面相接触；(4)沿杆状试件的径向架设超高速摄像机，并使超高速摄像机的镜头垂直于杆状试件的轴向；(5)设霍普金森压杆装置所采用的子弹的长度为一个单位特征长度，调节超高速摄像机的位置，使超高速摄像机的中心位置在位于自杆状试件的自由端到固定...

【技术特征摘要】
1.一种高加载率下脆性材料一维层裂实验的全场分析方法，其特征在于包括如下步骤：(1)在由脆性材料制成的杆状试件上，刷白色底漆；(2)待白色底漆干燥后，在白色底漆上喷涂小的黑色斑点；(3)待杆状试件上的黑色斑点干燥后，将杆状试件的一端作为固定端，与固定端相对的另一端为杆状试件的自由端，将杆状试件安装在霍普金森压杆装置上，使固定端的端面与霍普金森压杆装置上的入射杆的端面相接触；(4)沿杆状试件的径向架设超高速摄像机，并使超高速摄像机的镜头垂直于杆状试件的轴向；(5)设霍普金森压杆装置所采用的子弹的长度为一个单位特征长度，调节超高速摄像机的位置，使超高速摄像机的中心位置在位于自杆状试件的自由端到固定端方向的一个单位特征长度到两个单位特征长度之间，并对超高速摄像机设定一个拍摄延迟时间Δt，由公式得到，其中c入射杆为入射杆的弹性波速，l杆状试样杆状试样的长度，c杆状试样为杆状试样的弹性波速；(6)将杆状试件的固定端的端面定义为撞击面，在霍普金森压杆装置的入射杆上距撞击面四个单位特征长度到六个单位特征长度的位置范围内贴应变片；(7)用金属子弹正向撞击入射杆的端部，将应变片上测得的压缩波电信号的上升沿信号作为超高速摄像机的触发信号，超高速摄像机接收到该触发信号的时间点记为t0，当时间点t0+Δt时，超高速摄像机开始拍摄，将杆状试件从其自由端的端头起算的两倍的单位特征长度到四倍的单位特征长度的位置范围在实验过程中的状态用图片的形式拍摄下来，拍摄完成，用电脑下载超高速摄像机所拍摄的图片；(8)使用数字图像相关法(DIC技术)计算超高速摄像机记录的图片，得到杆状试件在所有图片上的所有像素点的位移、应变历史，形成位移、应变数据库；(9)根据位移数据库得到超高速摄像机拍摄的最后一张图片的位移等...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞鑫炉，董新龙，周风华，付应乾，郑宇轩，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33