Hopkinson杆用于冲击疲劳试验的应力波调控方法OA

在国防与民用领域,一些装备和结构不可避免地会承受间断性的、高加载率的、重复性的强冲击作用,即所谓的重复冲击或冲击疲劳作用。要研究装备或结构的冲击疲劳行为,首先需要建立可靠的冲击疲劳试验技术或方法。对传统的Hopkinson杆冲击加载技术进行了修改和功能提升,并分析和研究了连续冲击时加载杆、试样、夹具等应力波传播问题,对作用于试样的冲击加载波的幅值、脉宽和应力波脉冲构型进行了分析与调制,以及对在冲击疲劳试验中如何实现单脉冲加载进行了理论分析。通过优化和改进撞击弹的撞击速度、长度以及弹体的几何形状实现了有效的加载波幅值、脉宽和应力波脉冲构型控制。最终提出了一种简单快速可适用于冲击疲劳试验的单脉冲加载方法,其原理为:通过设计加载杆的长度与材料参数,使试样和入射杆端面协同作用与分离,避免了加载杆上来回传播的应力波对试样的不规则随机二次或多次加载问题,实现了连续冲击时,每单次冲击对试样的单次加载功能。通过数值模拟和实际试验验证,证明了所提出的冲击疲劳单脉冲加载方法的有效性和可行性。并建立了用于剪切冲击疲劳的加载装置,获得了TC4钛合金的剪切冲击疲劳应力-寿命曲线。