用于材料变形分析的样品测试方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术专利涉及材料测试领域，具体涉及一种用于材料变形分析的样品测试方法及装置，用于材料变形分析的样品测试方法，包括以下操作：样品自由面上不同位置接收到不同频率的激光，通过光纤多普勒测速系统获取样品自由面信息；当样品受到冲击加载时，获取样品自由面上信号变化信息；对信号变化信息进行解析。这样将光混和光纤的有效结合可以更好的得到非均匀材料在高应变率下的变形演变。样品测试装置包括：轻气炮、样品台、测速装置、光感式传感器、第一激光器、第二激光器；光感式传感器电连接有第二示波器，第二示波器与第一示波器连接，这样可以直观的得到材料在不同位置的自由面速度曲线，进一步在材料测试上取得了突破。

Sample Testing Method and Device for Material Deformation Analysis

【技术实现步骤摘要】
用于材料变形分析的样品测试方法及装置
本专利技术专利涉及材料测试领域，具体涉及一种用于材料变形分析的样品测试方法及装置。
技术介绍
材料在冲击加载下的动态响应研究是一个非常复杂的领域。该领域不仅涉及物理学、力学以及材料学等多个学科，同时还包括了宏观、细观、微观等多个尺度。该领域不仅是冲击波物理的重要组成部分，也是固体力学的重要组成部分。轻气炮技术作为近年来飞速发展的分析手段，其可对材料在高应变率下的力学行为进行充分的反映，主要通过测出的自由面速度曲线来分析材料的性质。目前的测试方法是采用一根光纤对应测样品的一个点的自由面速度曲线。但对于非均匀材料的平板撞击实验，想在同一加载条件下测到样品不同位置的自由面速度曲线很困难。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种更好的可测得非均匀材料变形演变的样品测试方法及样品测试装置，以期望解决上述问题。用于材料变形分析的样品测试方法，包括以下操作：S1.样品自由面上不同位置均同时接收到激光，采集样品自由面反射的激光信号；S2.当样品受到冲击加载时，获取样品自由面上信号变化信息；S3.对所述信号变化信息进行解析。其中，所述激光包含信号光和参考光，该信号光和参考光频率不同。这样将光混和光纤的有效结合可以更好的得到非均匀材料在高应变率下的变形演变。这里的光混即信号光和参考光的混合，这两种光的频率不同。若是只有信号光，那么当样品变形时产生的信号和变形前的信号难以分开，但使用光混时，样品变形时的信号就会更加明显，这样使得对非均匀材料变形演变的样品测试能获取的信息更加准确，使得非均匀材料变形演变的样品测试变得相对较为容易。具体的是，在样品自由面上不同位置接收到不同频率的激光时，该激光包括信号激光和参考激光。具体的是，采集样品自由面反射的激光信号为：通过将样品自由面反射的激光转换为电信号并反映在示波器上，从而得到样品自由面信息。具体的是，对所述信号变化信息进行解析时，通过MATLAB软件对信号进行至少两次傅里叶变换，得到样品不同位置的自由面速度曲线。为了实现上述目的，本申请另一方面采用的技术方案是用于材料变形分析的样品测试装置，包括：轻气炮；样品台，用于固定待测样品，样品与轻气炮相对应；测速装置，设置于轻气炮所发弹丸轨迹的侧旁并连接有第一示波器，该测速装置用于检测弹丸速度；其中，样品台上设置有用于安装样品的凹槽，所述凹槽底部与样品之间留有空腔；所述样品台通过多路光纤连接用于检测光强弱的光感式传感器(光感式传感器用于反映样品自由面回光强弱)；所述光纤在样品台的一端位于空腔内并用于与样品位于空腔内的一面对应；这里采用多路光纤的设计是即为了解决非均匀材料的信号采集问题。所述光感式传感器通过光纤连接有用于提供信号光的第一激光器和用于提供参考光的第二激光器；所述光感式传感器电连接有第二示波器，所述第二示波器与第一示波器通过射频连接线连接。使信号激光和参考激光通过光纤射在样品面后反射回光感式传感器，再反映在第二示波器上得到信号，当样品受到冲击时，测速装置将得到冲击到样品前的弹丸速度，并将其反映在第一示波器上，第一示波器将会触发第二示波器，并且得到高质量的多路自由面信号。可以直观的得到材料在不同位置的自由面速度曲线，且曲线质量良好，进一步在材料测试上取得了突破。进一步的是，所述空腔包括用于使样品嵌入的上腔和用于容纳光纤一端的下腔，样品这样设置后，一面作为被冲击面，另一自由面与多路光纤对应。进一步的是，所述凹槽槽底设置有通孔，所述通孔相对于槽底面倾斜，所述光纤穿设在该通孔内。这样将光纤斜向设置，使多路光纤发出的激光照在样品自由面上并反射回光纤，采集信号。进一步的是，所述通孔相对于槽底面呈45～65°，在该角度下方便加工，也方便设置上述的多路光纤。进一步的是，所述的光纤为单膜光纤。进一步的是，所述测速装置为磁测速装置。这里的磁测速装置是测量轻气炮中弹丸冲击到样品前的弹丸速度，磁测速装置在前后固定位置有磁感线，当弹丸切割磁感线时会产生电流并在第一示波器显示，这里的速度计算方式通常是用两个磁感线距离除以产生两次电流的时间就近似得到弹丸的速度。采用上述的样品测试装置的样品测试方法，包括以下操作：1)准备测试设备，包括上述的样品测试装置；2)通过腐蚀方法测出样品的非均匀性在具体的位置的表现；针对于非均匀样品，多数金属材料可采用金相腐蚀展现出其差异；3)确定待测的多路光纤位置并连接好各光路、射频连接线；4)冲击加载样品并获取冲击后的信号；5)通过所述信号解析出自由面速度曲线。进一步的是，所述样品为片状，前后两面的平行度公差≤5％且其中背离轻气炮的一面经过抛光。进一步的是，在准备测试设备时包含制作样品台，包括以下步骤：(1)获取坯件；(2)将坯件用于安放样品的一面铣平，在该面中心做出一个与样品尺寸适配的凹槽，槽的深度低于样品厚度；(3)将凹槽内做出一个小于样品尺寸的内槽；(4)根据需求在内槽中通过工具对不同位置打点，作为标记；(5)将打好标记点的坯件放置在一个与水平面成30°的斜台上，使用钻头将标记好的点钻成通孔。下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步的说明。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显。或通过本专利技术的实践了解到。附图说明构成本专利技术的一部分的附图用来辅助对本专利技术的理解，附图中所提供的内容及其在本专利技术中有关的说明可用于解释本专利技术，但不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为用于说明实施方式中的用于材料变形分析的样品测试装置的示意图；图2为用于说明实施方式中的样品台的示意图；图3为用于说明实施方式中的样品台与样品装配关系的示意图；图4为用于说明实施方式中的样品台俯视示意图；图5为实施方式中的第二示波器采集的原始信号图；图6为实施方式中的采用Matlab解析信号的傅里叶变换后的图像；图7为实施方式中的通过MATLAB解析完后得到的自由面速度曲线图；图8为实施方式中的采用多路光纤得到多路信号通过Origin处理后的第一光纤信号图；图9为实施方式中的采用多路光纤得到多路信号通过Origin处理后的第二光纤信号图；图10为实施方式中的采用多路光纤得到多路信号通过Origin处理后的第三光纤信号图；图11为实施方式中的采用多路光纤得到多路信号通过Origin处理后的第四光纤信号图；图12为实施方式中的对比例采用Matlab解析信号的傅里叶变换后的图像；图13为图6中的局部放大示意图；图中标记为：1-一级轻气炮、2-样品台、3-待测样品、4-磁测速装置、5-凹槽、6-光纤、7-第一示波器、8-第二示波器、9-第一激光器、10-第二激光器、11-光感式传感器。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进行清楚、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本专利技术。在结合附图对本专利技术进行说明前，需要特别指出的是：本专利技术中在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案和技术特征，在不冲突的情况下，这些技术方案和技术特征可以相互组合。此外，下述说明中涉及到的本专利技术的实施例通常仅是本专利技术一分部的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。关于本专利技术中术语和单位。本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于材料变形分析样品测试方法，其特征在于，包括以下操作：S1.样品自由面上不同位置均同时接收到激光，采集样品自由面反射的激光信号；S2.当样品受到冲击加载时，获取样品自由面上信号变化信息；S3.对所述信号变化信息进行解析；其中，所述激光包含信号光和参考光，该信号光和参考光频率不同。

【技术特征摘要】
1.用于材料变形分析样品测试方法，其特征在于，包括以下操作：S1.样品自由面上不同位置均同时接收到激光，采集样品自由面反射的激光信号；S2.当样品受到冲击加载时，获取样品自由面上信号变化信息；S3.对所述信号变化信息进行解析；其中，所述激光包含信号光和参考光，该信号光和参考光频率不同。2.如权利要求1所述的样品测试方法，其特征在于，在样品自由面上不同位置接收到不同频率的激光时，该激光包括信号激光和参考激光。3.如权利要求1所述的样品测试方法，其特征在于，采集样品自由面反射的激光信号为：通过将样品自由面反射的激光转换为电信号并反映在示波器上，从而得到样品自由面信息。4.如权利要求1所述的样品测试方法，其特征在于，对所述信号变化信息进行解析时，通过MATLAB软件对信号进行至少两次傅里叶变换，得到样品不同位置的自由面速度曲线。5.用于材料变形分析的样品测试装置，其特征在于，包括：轻气炮；样品台，用于固定待测样品，样品与轻气炮相对应；测速装置，设置于轻气炮所发弹丸轨迹...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈坤洋，叶世佳，卢磊，蔡洋，罗胜年，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川,51