(1)應(yīng)力均勻性問題。當(dāng)加載脈沖波傳至入射桿和試件的界面時(shí),需要在試件內(nèi)部來回反射, 一般認(rèn)為:應(yīng)力波(脈沖)至少應(yīng)在試件中傳4個(gè)來回以后,試件中的應(yīng)力才基本達(dá)到均勻?紤]到入射波的持續(xù)時(shí)間為2L/C,因此如果子彈的長度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于試件的長度就可以認(rèn)為試件中的應(yīng)力達(dá)到均勻。在該試驗(yàn)中,最小子彈的長度為200mm,試件的長度小于20mm,即可滿足應(yīng)力均勻性條件。 (2)桿子的彎曲與對(duì)齊問題。在實(shí)際試驗(yàn)中,拉桿往往會(huì)因?yàn)橹亓、人為等因素?dǎo)致彎曲,使得應(yīng)力波在桿中的傳播過程中產(chǎn)生一定的彎曲波。不過這一效應(yīng)對(duì)拉桿的影響遠(yuǎn)小 于壓桿。另外,如圖4-4所示,子彈撞擊入射桿右端面時(shí),子彈的端面和撞擊面不可能絕對(duì)平行,必然會(huì)有一定的傾斜,因此真實(shí)的撞擊時(shí),首先是點(diǎn)接觸,然后隨著端面的變形而轉(zhuǎn)變 成面接觸。這一過程會(huì)形成彎曲震蕩波,從而導(dǎo)致入射脈沖有一個(gè)較高的尖鋒,如圖4-5所 示。該效應(yīng)可以通過在端部貼上厚度較小的軟材料來消除或減弱,該材料被稱為波形整型器。 (3)拉伸試件連接方式的影響。相對(duì)于霍普金森壓桿,拉桿的試件與桿連接方式較為復(fù) 雜,當(dāng)前主要的連接方式有:螺紋連接、膠粘、楔形面等。螺紋連接相對(duì)簡(jiǎn)單,將試件兩端加 工出螺紋,而拉桿端部加工為內(nèi)螺紋,然后連接起來。其缺點(diǎn)是試件與桿之間必然存在間 隙,給應(yīng)變的測(cè)量帶來一定的誤差。膠結(jié)比較緊密,但是由于膠本身的強(qiáng)度大大低于被測(cè)材 料,因此膠的變形會(huì)包含在測(cè)量中,從而帶來較大的誤差。楔形面連接可以通過在桿端部加 工出楔形凹槽,并將試件加工成對(duì)應(yīng)的形狀,試驗(yàn)時(shí)直接將其嵌入,從而避免螺紋和膠粘等 手段,但是試件的通用性較差。另外,拉桿自由表面較多,增加了入射波的反射次數(shù),也會(huì)對(duì) 加載波形有一定的影響。 根據(jù)以上分析,采用螺紋連接方式操作簡(jiǎn)單,通用性強(qiáng),試驗(yàn)采用該種連接方式。但是,由于護(hù)欄材料為板材,只能加工成片狀的試件,所以需要配上一個(gè)夾具。對(duì)于夾具螺紋連接 存在間隙的影響,和夾具與試件之間、螺栓之間的影響,需要結(jié)合試驗(yàn)后試件的實(shí)際變形的 測(cè)量對(duì)結(jié)果進(jìn)行修正。 (4)二維效應(yīng)的影響。在霍普金森拉桿試驗(yàn)中,試件的面積通常要小于桿的面積,而這種試件與桿之間的面積失配會(huì)帶來顯著的二維效應(yīng)。試件和桿的面積之間相差越多二 維效應(yīng)就越明顯,不過由于二維效應(yīng)是彌散的,因此可以通過將應(yīng)變片的位置遠(yuǎn)離端面來 減弱二維效應(yīng)的影響。還可以采用透射信號(hào)的反射波進(jìn)行處理,進(jìn)一步消除二維效應(yīng)的影響。
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