在這里了解千眼狼最新動態(tài)
霍普金森桿實驗（SHPB）中水泥試件的動態(tài)應(yīng)變場被雙目超高速攝像機(jī)和數(shù)字圖像相關(guān)DIC技術(shù)非接觸式測量。
一、實驗背景
霍普金森壓桿實驗是獲取材料高應(yīng)變率力學(xué)響應(yīng)的重要手段。普通高速攝像機(jī)難以在理想畫幅下捕捉微秒級沖擊過程，傳統(tǒng)引伸計測試可獲得總體平均應(yīng)變信息，但無法揭示局部應(yīng)變分布及變形演化規(guī)律。
某材料實驗室采用中科君達(dá)視界提供的雙目超高速攝像機(jī)，結(jié)合數(shù)字圖像相關(guān)DIC技術(shù)，以100000幀/秒采集速率對試件變形全過程可視化記錄與應(yīng)變分析，揭示沖擊加載初期階段的微觀應(yīng)變演化特征，為高應(yīng)變率材料本構(gòu)模型建立提供實驗數(shù)據(jù)支撐。
二、實驗設(shè)計
I. 實驗設(shè)備：
直徑50 mm×厚度 25 mm的水泥試件。
千眼狼超高速攝像機(jī)NEO25M×2。
千眼狼DIC應(yīng)變分析系統(tǒng)。
霍普金森壓桿裝置。
II. 實驗方法：
試件噴白后，用馬克筆制作散斑。
采用標(biāo)定板完成雙目立體匹配。
通過氣動霍普金森壓桿施加軸向沖擊載荷。
利用千眼狼雙目高速攝像機(jī)同步拍攝，捕獲試件沖擊變形瞬態(tài)過程。
選取試件中心“階段點0”作為特征點，利用DIC軟件提取圖像序列中的位移信息，計算拉格朗日應(yīng)變，生成應(yīng)變-時間曲線。
三、實驗數(shù)據(jù)
千眼狼高速攝像機(jī)NEO25以10 μs時間分辨率解析沖擊初期220幀的應(yīng)變響應(yīng)特征，大致可以分為三個典型階段，對應(yīng)材料不同的力學(xué)狀態(tài)與損傷演化機(jī)制：
I. 190~390 μs(第20~40 幀)：曲線快速、線性增長，到390 μs出現(xiàn)首個拐點，表明試件材料處于線性彈性變形階段，應(yīng)力波前沿剛傳播至試件，材料內(nèi)部尚未發(fā)生不可逆的損傷，曲線的線性度也反映了水泥基材料在沖擊載荷下的剛度特性。
II. 400~1290 μs（第40~130幀）：此區(qū)間應(yīng)變曲線呈振蕩非線性波動狀態(tài)，主要由于此階段水泥基脆性材料在高應(yīng)變率下出現(xiàn)的微裂縫引發(fā)局部剛度退化所致，波動幅度較小說明微觀損傷分布相對均勻，總體結(jié)構(gòu)尚未失穩(wěn)。
III. 1290–1510 μs（第130~152幀）：1290 μs時，應(yīng)變曲線圖出現(xiàn)第二個拐點，應(yīng)變再次快速上升，第二次爬坡源自入射波的反射波再次加載在已受損的試件上，因首次強(qiáng)加載微損傷已致材料整體剛度下降，因此第二次應(yīng)變增幅弱于第一次應(yīng)變增幅。1510 μs后，應(yīng)力波能量被耗散，試件內(nèi)部宏觀裂紋形成，導(dǎo)致局部卸載，應(yīng)變下降進(jìn)入穩(wěn)定階段，表明材料已失穩(wěn)。
四、實驗結(jié)論
I. 本次霍普金森壓桿實驗通過具有微秒級時間分辨率的千眼狼NEO25高速攝像機(jī)和數(shù)字圖像相關(guān)DIC技術(shù)，捕捉并解析了水泥試件在SHPB沖擊下0~2.2 ms的動態(tài)響應(yīng)全過程。
II. 利用DIC軟件處理的應(yīng)變曲線可表征材料在高速沖擊加載下的精細(xì)應(yīng)變演化過程：190~390 μs為材料動態(tài)彈性響應(yīng)階段，應(yīng)變率高但未發(fā)生顯著損傷；400~1290 μs應(yīng)變曲線的非線性波動揭示材料處于損傷累積期；1290 μs后應(yīng)變增長幅度低于初次，表明材料剛度已退化；1510 μs后曲線下降趨穩(wěn)顯示材料已發(fā)生部分?jǐn)嗔选?/p>
III. 具有更高時間分辨率的高速攝像機(jī)，有助于識別動態(tài)破壞瞬態(tài)中的關(guān)鍵拐點，如損傷萌生、局部斷裂的瞬態(tài)節(jié)點，為本構(gòu)模型建立提供更精細(xì)的數(shù)據(jù)支撐。
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