材料动态特性实验报告,SHPB实验报告

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高性能混凝土的SHPB测试技术

高性能混凝土的SHPB测试技术

高性能混凝土的SHPB测试技术摘要高性能混凝土是一种特殊的混凝土,由于其具有高强度、高耐久性、高耐久性和较低的渗透性等特点,广泛应用于建筑结构、道路、桥梁等领域。

为了更好地了解高性能混凝土的力学性能,研究人员常使用SHPB测试技术进行测试。

本文将介绍高性能混凝土的SHPB测试技术,包括其原理、测试步骤和应用。

1. 引言高性能混凝土是一种以高强度和高性能为目标的特殊混凝土。

它具有一系列优异的力学性质,如高强度、高耐久性、较低的渗透性和较小的收缩。

在建筑结构、道路和桥梁等领域应用广泛。

为了更好地了解高性能混凝土的力学性能,研究人员常使用Split Hopkinson Pressure Bar(SHPB)技术进行测试。

SHPB是一种高速压力杆技术,可用于测量材料的高应变率动态力学特性。

2. 原理SHPB技术是一种在很短时间内施加高压脉冲到试样上的方法,主要用于测量在单向动态拉伸或压缩载荷下材料的动态力学性能。

技术的核心部分是两个导杆通过脉冲形成器与被测试材料相连。

当形成器发出一个很短的脉冲压缩后导杆相互碰撞,导致两个导杆的快速运动。

因此,SHPB测试的载荷速率比传统试验方法的载荷速率高得多。

试验与试样的动应变和动应力可通过记录两个导杆的速度波形来计算测量。

结果可用于绘制应变-应力曲线,通过不同载荷下的测试来计算材料性能。

3. 测试步骤3.1 试样准备试样应按照标准要求进行制备和切割。

在测试之前,试样的尺寸和形状应量取并与标准匹配。

试样应保持在一定的温度和湿度环境中,以避免影响测试结果。

3.2 实验条件设置SHPB测试中, 时间、应变速率和温度是需要优先设置的实验条件。

应定期检测系统参数以保证测试结果的准确性。

实验室环境的温度和湿度也应被监测,以保证测试的可靠性。

试验时,应在适当的电子显微镜下观察试样的损伤,为后续的研究提供支持。

3.3 数据采集和处理在测试中,应负责记录数据。

应根据实验标准对数据进行统计和分析,以根据结果计算出高性能混凝土的动态力学性质,同时另一方面需要根据数据进行可靠性分析。

材料动态特性实验报告,SHPB实验报告

材料动态特性实验报告,SHPB实验报告

机械工程学院研究生研究型课程考试答卷课程名称:材料动态特性实验(SHPB实验)考试形式:□专题研究报告□论文√大作业□综合考试评阅人:时间:年月日材料动态特性实验实验目的:1、了解霍普金森杆的实验原理和实验步骤;2、会用霍普金森杆测试材料动态力学性能。

1.SHPB 组成:Kolsky 在Hopkinson 压杆技术的基础上提出采用分离式 Hop-kinson 压杆 SHPB )技术来测定材料在一定应变率范围的动态应力 ── 应变行为 ,该实验的理论基础是一维应力波理论, 它通过测定压杆上的应变来推导试样材料的应力 ── 应变关系, 是研究材料动态力学性能最基本的实验方法之一。

为了测出A3钢(又称Q235钢)的屈服极限、弹性模量以及其他性能参数。

用SHPB 实验就行数据测量。

SHPB 的实现装置如下图:分离式Hopkinson 压杆装置示意图它由压缩气枪、撞击杆、测时仪、输入杆(入射杆)、超动态应变仪、试件、透射杆、吸收杆、阻尼器和数据处理系统组成。

2.实验原理:SHPB 技术建立在两个基本假定的前提上:(1)杆中应力波是一维波;(2)试件应力/应变沿其长度均匀分布。

根据垂直入射应力波在界面出的反射、透射原理和上述假定由:应力相等:)()()(t t t T R I σσσ=+ (1)应变相等:)()()(t t t T R I εεε=+ (2)式中()I t σ和()R t σ分别为入射杆的入射应力和反射应力,()T t σ为透射杆的透射应力,()I t ε和()R t ε为入射杆的入射应变和反射应变,()Tt ε为透射杆的透射应变。

图1 输入杆-试件-输出杆相对位置如图2所示,在满足一维应力波假定的条件下,一旦测得试件与输入杆的界面X 1处的应力,可理论推导得: []112()(,)(,)(,)2S I R T SA t X t X t X t A σσσσ=++ (3) SR I T S S L t X v t X v t X v L t X v t X v t ),(),(),(),(),()(11212--=-=ε (4) []⎰⎰--==t R I T S t S S dt t X v t X v t X v L dt t 01120),(),(),(1)(εε (5)式中:A 为压杆的横截面积,s A 为试件的横截面积,S L 为试件的长度。

高应变率下混凝土动态力学性能SHPB实验

高应变率下混凝土动态力学性能SHPB实验
( . p .o vl gn e ig,Xi nJa t n iest 1 De t fCii En i e rn a io o g Unv riy,Xi n 7 0 4 a 1 0 9,Chn ; i a
2 Engiee i g I tt t . n rn ns iu e,A i r For e Eng ne i g U n v st c i ern i er iy,X i n 71 03 a 0 8,Ch n i a;
证 了实验 结果 的有 效性 、 一致性 和 试样 中的应 力均 匀性 问题 , 到 了混 凝土 材料 在较 高应 变率 范 围内的动 态 得 应力一 应 变关 系。 究表 明 , 凝 土材料 的 动 态应力一 应 变呈 非线性 关 系; 研 混 混凝 土材料 为应 变率敏 感性 材料 ,
在 较 高应 变率 范 围 内混凝 土材 料 的动 态应 力一 应 变 关 系是 与 应 变率相 关的 ; 混凝 土材 料 的破 坏 应 力和破 坏
A s r c :Th p i Ho k n o r s u e Ba ( H P b ta t e S l p i s n P e s r r S t B)o f
1 0 m m s u e o i v s i a e t e d n mi 0 wa s d t n e tg t h y a c
(. 安 交 通 大 学 土 木 工 程 系 , 西 西 安 70 4 ;2 空 军 工 程 大 学 工 程 学 院 , 1西 陕 109 . 陕西 西 安 7 0 3 ; 1 0 8 3 空 军 后 勤 部 机 场 营房 部 , 京 1 0 2 ) . 北 0 70

要 : 用j l Omm 霍普金 森 压 杆试 验设 备 , 究 了混凝 土材 料在 冲击荷 栽 下 的动 态压 缩性 能 , 析验 利 2 O 『 研 分

素混凝土材料的SHPB实验及其参数敏感性与不确定性分析

素混凝土材料的SHPB实验及其参数敏感性与不确定性分析

素混凝土材料的SHPB实验及其参数敏感性与不确定性分析混凝土材料是最重要的工程结构建筑材料之一。

由于混凝土结构在使用过程中经常承受动态冲击荷载,混凝土材料的动态力学性能一直是工程结构研究关注的重要课题。

SHPB实验设备是被广泛用于测试各种材料动态力学性能的实验设备。

然而,在混凝土材料的SHPB实验中,许多参数存在着不确定性,这些不确定性会对实验结果造成重要影响。

本文首先开展了素混凝土材料的SHPB实验,通过对实验数据的分析验证了实验的有效性;其次,建立了数值模型并把数值模拟的结果与实验结果进行对比,验证了数值模型的有效性;然后,基于数值模型对素混凝土材料SHPB实验中的端面摩擦效应参数进行了敏感性与不确定性分析;最后,基于数值模型对素混凝土材料SHPB实验中的整体参数进行了敏感性与不确定性分析。

本文的主要研究工作如下:(1)完成了两种强度的素混凝土材料在3种应变率下的SHPB实验,并通过实验数据分析对实验的有效性进行了验证。

首先,介绍了SHPB实验装置的主要组成部分、基本原理;其次,描述了两种强度的素混凝土材料的制备过程;然后,完成了两类素混凝土材料在3个应变率下的SHPB实验,通过对实验记录的波形进行三波分析验证了实验的有效性,得到了6种工况下素混凝土材料的应力-应变曲线和对应的应变率;最后,分析了材料强度和应变率对动态力学性能的影响,包括动态抗压强度、动态吸能特性、破坏模式和高速摄像下的裂纹扩展。

(2)建立了素混凝土材料SHPB实验的数值模型,并通过与实验对比验证了模型的有效性。

首先,建立了与本文实验尺寸相同的SHPB实验的数值模型;其次,介绍了用于模拟素混凝土材料的Drucker-Prager材料模型参数的意义及其取值;最后,对数值模型进行求解和分析,分析了压杆中应力波的传播过程,验证了应力波传播的一维性,对比了数值模拟和实验得到的三个波形,验证了加载过程的一致性,对比了6种工况下数值模拟和实验得到的应力-应变曲线,验证了数值模型的有效性。

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
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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

混凝土动态性能实验报告(3篇)

混凝土动态性能实验报告(3篇)

第1篇一、实验目的本实验旨在研究混凝土在不同动态载荷作用下的力学性能,包括抗压强度、抗拉强度、抗剪强度等,以期为混凝土结构设计提供理论依据。

二、实验原理混凝土动态性能实验主要基于霍普金森压杆(SHPB)试验方法。

SHPB试验方法是一种非破坏性试验方法,通过高速加载使试件在极短时间内承受高应变率下的动态载荷,从而研究混凝土在不同动态载荷作用下的力学性能。

三、实验材料1. 混凝土试件:采用C30级混凝土,试件尺寸为100mm×100mm×100mm,分别进行抗压、抗拉、抗剪试验。

2. 加载设备:霍普金森压杆试验机,加载速度范围为10~100m/s。

3. 测量设备:高速数据采集系统、应变片、力传感器等。

四、实验步骤1. 准备试件:将混凝土试件切割成100mm×100mm×100mm的立方体,试件表面磨光,确保试件尺寸和形状符合要求。

2. 安装试件:将试件放置于试验机的加载平台上,确保试件中心与加载平台中心对齐。

3. 连接传感器:将应变片和力传感器安装在试件上,确保传感器与试件连接牢固。

4. 设置试验参数:根据试验要求设置加载速度、应变率等参数。

5. 进行试验:启动试验机,使试件在高速加载下承受动态载荷,记录试验数据。

6. 数据处理与分析:对试验数据进行处理和分析,得出混凝土在不同动态载荷作用下的力学性能。

五、实验结果与分析1. 抗压强度实验结果表明,C30级混凝土在不同动态载荷作用下的抗压强度随应变率的增加而降低。

在应变率为10m/s时,抗压强度为50.2MPa;在应变率为100m/s时,抗压强度为45.6MPa。

这说明混凝土在高速加载下抗压强度有所降低,且应变率对其抗压强度有显著影响。

2. 抗拉强度实验结果表明,C30级混凝土在不同动态载荷作用下的抗拉强度随应变率的增加而降低。

在应变率为10m/s时,抗拉强度为2.8MPa;在应变率为100m/s时,抗拉强度为2.5MPa。

材料动态特性实验(南京理工大学)

材料动态特性实验(南京理工大学)
r / <0.1。 这一点已在 SHPB 装置设计时予以考虑,因此波形在 Hopkinsno 压杆中
的弥散可以忽略不计。 第二个办法是数据处理时尽量选用透射波以及在打击端附 上一层柔性介质。 经过试件的透射波形及经柔性介质过滤的入射波形的高频振荡 均已大大减弱。 (2)惯性效应 SHPB 试验是在冲击载荷作下进行的,试件的变形速率很高,因此,作用在试件 上的外力做功,除转化为试件的应变能以外,尚有部分转化为试件的横向动能和 纵向动能。这就是试件质点的运动所引起的惯性效应。 (3)摩擦效应 在应力脉冲作用下,界面处压杆和试件的横向运动不同,由此产生的摩擦力 破坏了试件的一维应力状态,影响了径向应力应变分布的均匀性,使测得的应力 应变曲线高出真正的曲线。此即所谓界面的摩擦效应。 (4)波动效应 在 SHPB 试验中,波在试样内只需经过两、三个来回,即可使试样的状态均匀, 又由于脉冲的宽度远大于试件的厚度,因此在应力脉冲作用的大部分时间内,试 件处于均匀状态。 然而,在应力脉冲作用的最初阶段,试件内部的状态是不均匀的,
处理带来不便,因此在数据处理时不考虑摩擦效应。 这就要求在试验时,尽量减少 摩擦,使误差降到最低程度。SHPB 系统已在测试材料动态力学性能中得到了广泛 的应用,但是该系统测试的精度受到一些不利因素的干扰,影响测试结果的可信 度。影响 SHPB 试验精度的主要因素如下: (1)弥散效应 在 SHPB 试验技术中,一切分析都是以一维假定作为基础的。根据一维假定,任意 一个应力脉冲都是以 C。(仅与材料性质有关的常数)的速度在压杆中传播。然而 这一假定忽略了杆中质点的横向惯性运动,即忽略了杆的横向收缩或膨胀对动能 的贡献,因此是一个近似假定。 用电阻应变片测得的应变波形中,波峰上叠加的高 频振荡就是波形弥散的结果。 由此而求得的应力应变曲线中的上下震荡常常掩盖 了材料本身的特性,造成了数据处理上的困难,有时还容易将曲线中的第一个振 荡误认为是材料的上、下屈服点。为了尽量减少弥散效应对试验的影响,通常由 两个办法:第一个办法是减小压杆的半径,要求半径 r 与应力脉冲宽度 的比值
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机械工程学院研究生研究型课程考试答卷课程名称:材料动态特性实验(SHPB实验)考试形式:□专题研究报告□论文√大作业□综合考试评阅人:时间:年月日材料动态特性实验实验目的:1、了解霍普金森杆的实验原理和实验步骤;2、会用霍普金森杆测试材料动态力学性能。

1.SHPB 组成:Kolsky 在Hopkinson 压杆技术的基础上提出采用分离式 Hop-kinson 压杆 SHPB )技术来测定材料在一定应变率范围的动态应力 ── 应变行为 ,该实验的理论基础是一维应力波理论, 它通过测定压杆上的应变来推导试样材料的应力 ── 应变关系, 是研究材料动态力学性能最基本的实验方法之一。

为了测出A3钢(又称Q235钢)的屈服极限、弹性模量以及其他性能参数。

用SHPB 实验就行数据测量。

SHPB 的实现装置如下图:分离式Hopkinson 压杆装置示意图它由压缩气枪、撞击杆、测时仪、输入杆(入射杆)、超动态应变仪、试件、透射杆、吸收杆、阻尼器和数据处理系统组成。

2.实验原理:SHPB 技术建立在两个基本假定的前提上:(1)杆中应力波是一维波;(2)试件应力/应变沿其长度均匀分布。

根据垂直入射应力波在界面出的反射、透射原理和上述假定由:应力相等:)()()(t t t T R I σσσ=+ (1)应变相等:)()()(t t t T R I εεε=+ (2)式中()I t σ和()R t σ分别为入射杆的入射应力和反射应力,()T t σ为透射杆的透射应力,()I t ε和()R t ε为入射杆的入射应变和反射应变,()Tt ε为透射杆的透射应变。

图1 输入杆-试件-输出杆相对位置如图2所示,在满足一维应力波假定的条件下,一旦测得试件与输入杆的界面X 1处的应力,可理论推导得: []112()(,)(,)(,)2S I R T SA t X t X t X t A σσσσ=++ (3) SR I T S S L t X v t X v t X v L t X v t X v t ),(),(),(),(),()(11212--=-=ε (4) []⎰⎰--==t R I T S t S S dt t X v t X v t X v L dt t 01120),(),(),(1)(εε (5)式中:A 为压杆的横截面积,s A 为试件的横截面积,S L 为试件的长度。

()S t σ、()S t ε和()S t ε为试件的平均应力、应变和应变率,1(,)I v X t 、1(,)R v X t 分别为入射应力波在界面X 1处的入射质点速度和反射质点速度,2(,)T v X t 为透射应力波在2X 处的透射质点速度。

在弹性压杆的情况下,由一维应力波分析可知,应变与应力和质点速度之间存在如下线性关系:()()()[]()()()()()[]()()⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧===-=+=====+=+==),(,,),(),(,,,),(,,),(),(,,,2022211011112222111111t X C t X v t X v v t X t X C t X v t X v t X v v t X E t X t X t X t X E t X t X t X T T R I R I T T R I R I εεεεσσσεεσσσσ (6) 可见,上述问题就转化为如何测界面X 1处的入射应变波),(1t X I ε和反射应变波),(1t X R ε,以及界面2X 处的透射应力波),(2t X T ε。

因为,只要压杆保持弹性状态,不同位置上的波形均相同。

这样,最后由应变片1G 和2G 所测信号就可以确定材料的动态应力()S t σ和动态应变()S t ε。

[]),(),(),()(211t X A EA t X t X A EA t G T SG R G I S S εεεσ=+= (7) []⎰⎰-=-=t G T G I S t G R S S dt t X t X L C dt t X L C t 0210010),(),(2),(2)(εεεε (8)于是,在入射应变波),(1t X G I ε、反射应变波),(1t X G R ε和透射应变波),(2t X G T ε中,实际上测量两个就足以测量材料的动态应力()S t σ和动态应变()S t ε。

在消去时间参量t 后,就可以获得材料的动态应力-应变曲线。

(8)式对时间求导可以求出应变率:),(2)(10t X L C t G R SS εε-= (9) 故可以由(7)(8)(9)三式可以得到试件的应力-应变,应变率-时间的曲线图,由图中得到试件的屈服极限以及弹性模量等其他参数。

3.实验步骤:(1)搭建该实验装置,检查压气舱的气压是否达到实验要求,0.2个大气压左右。

调试动态应变仪,波形存储器是否处于良好的工作状态。

电压调到5V 。

记录压杆(入射杆和透射杆)的材料、直径和杆件长度(要求两杆件的参数相同)。

(2)对试件A3钢进行清洁,测量尺寸(直径、厚度)并记录。

试验前对试件应变片进行静标。

试件左右端面涂抹凡士林(应检查试件的表面粗糙情况),与输入、输出杆(万向头)端面磨合,并夹紧对直。

用布条缠绕包好以减小外部干扰;(2)打开气压阀,按照选定的气体压力进行发射子弹(或撞击杆);(3)利用平行光源进行测速,并记录下显示屏上的时间,以便计算发射子弹的速度。

(4)当撞击杆撞击到入射杆,输入应力波,可以通过贴在上面的应变片测量入射应立波,同时应力波传播到试件上面进行反射和透射,在透射杆上测量透射应力,在入射杆上的应变片测反射应力,应变片的数据通过超动态应变仪进入到波形存储,最后进入到数据处理系统,进过转换得到最终测量的材料动态本构方程。

(5)检查试件破损情况并记录撞击后A3钢试件的直径和厚度。

收拾实验装置,将相关部件归位。

4.数据处理:(1)数据前期处理:打开波形记录仪记录的入射波和透射波的相关数据,将excel内的ch1和ch3通道的数据粘贴复制到Origin8的表格中,然后分别对两列数据取反:即右击鼠标,在下拉菜单中选择set column value,弹出对话框,在空白处输入-col(a)点击ok键后将其取反.如图二所示:图2然后点击File,在下拉菜单中选择export,将数据输出保存,以同样的方式将Ch3通道的数据也取反,并输出保存。

之后以记事本的格式将两组数据打开复制到excel将数据与起初的时间相对应,然后全部复制,保存在记事本中,形成一个三列的矩阵。

如图3;图3(2)数据处理:编写MATLAB程序,将此矩阵a数据复制到程序中,如下图4所示:图4需要指出的是矩阵a数据没有全部采用,只是采用了中间数据段的1470行,这是因为前期的2019行的数据是还没有计时时采集的数据,亦即外界的杂波由记录仪形成的数据,需要剔除,之后的数据是波在A3钢内形成的弹塑性波进过反射和透射后两个应变片记录的数据,而在后期结果并非是单纯试件在弹塑性阶段形成的波,而是进过多次的反射和折射后叠加而形成的波形数据,故也要剔除。

然后运行图标后出现三个图如下:图5该图中包含两个图,上图是数据记录仪中未经过处理的入射和透射波随时间变化的波形,下图为经过滤波后的入射和透射波随时间变化的波形,从图中可以入射波和透射波波形是对称的,这表明没有反射波的出现。

图六该图是应力-应变曲线图,从图形可以看出,该曲线图比较符合实际A3钢的应力应变曲线图。

只是在强化结果出现的较为大幅度的波动,这可能是有一定的干扰存在。

另外可以看出在应变为40(这里的横轴不是真正的应变,而是经过放大后的应变)时为屈服极限(这里取下屈服极限为屈服极限)。

具体的数据可由MATLAB中workspace内进行查找。

图7该图是应变率波形图,该图和应力应变图很相似。

(3)相关参数的求解:屈服极限:在应力应变曲线图六中,屈服极限应是应力上升在下降后的最低点,在workspace中双击trueos《1477*1double》查找符合该特性的数据如图8图8可以看出最低点为4.2125e+04单位为MPA,这里的应力是经过放大200倍后的值,所以用该值除以200,最终得到屈服强度:210.626mpa。

弹性模量:按照弹性模量的定义:σ=Eε。

这里只限制在弹性阶段阶段,所以弹性模量也为图六比例阶段的斜率,为了求解出这个斜率,可以截取比例阶段部分的应力应变值进行一次线性拟合。

如图9:图:9画出来的线性曲线图:图10图形只能大致符合线性规律得到的斜率k=0.8513*e4,但是这里的应变是放大了200倍后取得是千分单位,故真正的弹性模量为E=k*200*1000,最终弹性模量的值为163.06Gpa屈服应变:屈服应变应是在外界力卸载后应力恢复为零时试件的应变值。

在卸载过程中,应力和应变是按照直线规律变化的。

这里相当于将比例极限段的往右平移且过屈服极限点,直线交横轴的左边就是塑性应变,可以直接进行数值求解过屈服极限点的直线,斜率k=0.8513*e4,过点(40,4.2125e04),得到直线方程为:y-4.2125*e04=0.8513*e4(x-40)整理后为:y=0.8513x*e4-2.984e5令y=0得到x=35.05,从而得到塑性应变值为3.505%。

5.实验总结:在该实验中充分应用了弹塑性波的原理,通过分析数据求出了A3钢的相关参数,通过网上查阅资料可知A3钢(也称Q235)的屈服极限为235Mpa,处理的结果为210.626mpa,误差为(235-210.626)/235=10.37%,误差较小,弹性模量值在2.058*e11,实验测得的数据为1.63*e11,误差率为(2.05-1.63)/2.05=20.49%误差率较大,存在这样的原因主要有:①数组a数据的取舍过于粗糙,没有进一步的论证,只是确定在适当的范围后进行粗糙的估计,这方面可以进一步改进。

②波形图的数据本身在记录是就有外界干扰波的存在,这是难以避免的。

③在拟合线性方程时,为了图方便只是截取了非常少量的应力应变数据来求解弹性模量,这与严谨的数据求解拟合的方式是相悖的。

存在较大的误差也是必然的(从图10)能够明显的看出来。

这里可以进一步分析后较为精确的取值来缩小误差。

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