在材料力学性能的研究中,不仅需要研究材料的静态力学性能(如强度、韧性、脆性等),由于材料的工作环境往往涉及到爆炸、高速冲击、高温、疲劳、高应变率等各类极端条件,更需要对材料的动态力学性能进行研究。
霍普金森杆试验,也称为分离式霍普金森压杆实验(Split Hopkinson Pressure Bar, SHPB),是一种广泛应用于研究材料在高应变率下力学行为的实验方法。该试验主要用于评估材料在动态加载条件下的应力、应变和应变率关系,适用于金属、聚合物、复合材料等多种材料的冲击特性研究。
研索仪器科技(上海)有限公司的VIC-3D HS非接触全场动态应变测量系统是一种用于全场形貌、位移、速度、应变等的高速测量系统,可提供帧速率从1,000到500,000 Hz的不同级别方案,广泛应用于霍普金森杆冲击试验。
VIC-3D HS高速测量系统
VIC系统应用案例:霍普金森杆冲击
试验概述
试验内容:对金属薄壁筒进行冲击试验
试验目的:测量试件位移场、速度场、应变场,同时分析应力波传播过程。
试验难点:高速冲击下,散斑易脱落,对于高流明的光照、相机的帧率选择以及相机的触发都存在难点。
金属薄壁筒试验样件
样件大小:直径50mm,长约60mm
应变率:约200 s^−1~300 s^−1
拍摄帧率:Photron相机 12500帧
试验数据
在横向方向上,均匀的选取6个小区域进行数据提取,得其该位置的位移及应变与时间的曲线数据。
横向位移与时间数据(压缩与回弹过程)
横向位移场(压缩与回弹过程)
横向应变与时间曲线
横向应变场
详细变化视频可至公众号:ACQTEC研索仪器 见相关推文
VIC-3D HS高速测量系统
VIC-3D高速(HS)数字图像相关系统是一种用于全场形状、位移、速度、应变等的高速测量系统。系统的采集帧率从1000Hz到5MHz是可选的,以匹配不同的实验目的与预算。
系统采集控制软件VIC-Snap HS完全内置了高速图像采集器的驱动控制,使得用户可以轻松校准和评估测试图像质量,控制数据结果精度,并自动编码所有图像帧以便在VIC-3D中快速进行数据分析。VIC-Snap HS还可通过模拟-数字DAQ采集负载或位移数据实现与变形信息同步。
除霍普金森杆冲击外,VIC-3D HS系统的常见动态应用还包括(但不限于)碰撞测试、气囊展开、振动分析、鸟击试验、弹道事件、爆炸事件、跌落试验、断裂力学等。
DIC测量系统优势
①全场测量
VIC系统可实现全场应变测量,能直接测量全场应变、位移、变形、形貌、振幅、振动等信息,数据密度高且直观。数据源均为图像记录,使试验过程可追溯可评估可重复处理。
②非接触测量
与传统的接触式测量技术相比,VIC系统避免了测量装置对试样应力状态的干扰,提高了测量结果的准确性和可靠性。
③高精度数据采集
VIC系统通常配备高帧率相机和先进的图像处理算法,能够精确捕捉试样在极短时间内的微小变形,从而获取高精度的动态应力-应变曲线。
④数据分析与可视化
通过软件分析,VIC系统能够实时生成并展示试样的应变分布图、位移云图等可视化结果,为研究人员提供直观的数据支持。