激光光通量位移计在hopkinson杆中的应用 applications of a laser displacement gauge in hopkinson bar experiments.pdfVIP

第31卷第1期 爆炸与冲击 V01．31。No．1 2011年1月 EXPLOSl0NANDSHOCKWAVES Jam，2011 文章编号：1001-1455(2011)01—0036—07 激光光通量位移计在Hopkinson杆中的应用。 陈 荣1’2，卢芳云1，林玉亮1，夏开文2 (1．国防科学技术大学理学院，湖南长沙410073； 2．多伦多大学土木工程系，加拿大多伦多M5S1A4) 摘要：简要介绍了激光位移测试技术的基本原理及实现方案，准静态和动态标定结果表明该系统可以用 于动态测试。给出了激光光通量位移计在Hopkinson杆实验中的3种应用：(1)用激光光通量位移计可以监 测试样的横向变形，从而得出试样的动态泊松比；(2)在动态断裂实验中，激光光通量位移计可以监测裂尖张 开位移，结合应变片的信息可以得出试样的动态断裂能；(3)将激光光通量位移计和石英晶体应力计相结合可 以直接在试样两端得到应力应变信息，用来测量超软材料在中应变率下的力学响应。 关键词：固体力学；动态断裂能；激光光通量位移计；超软材料；动态泊松比，Hopkinson杆 中图分类号：0347．1 国标学科代码：130·1570文献标志码：A 中[引，L．J．Griffith等Ⅲ采用白光光源检测圆柱形试样的端面位移。唐志平等[31也将光电测量方法应用 到动态测试中。唐春安等[53采用白光光源测量了动态断裂实验中的裂纹面张开位移。随着光电技术的 发展，激光取代白光成为光源被广泛应用到实验测试中。K．T．Ramesh等[6。3采用线激光测量了平板 碰撞实验中的飞片速度历史，不久又将线激光用于测量Hopkinson杆实验中试样的径向膨胀。李玉龙 等皿1将线激光应用到Hopkinson拉杆实验中，测量了粘塑性材料的动态拉伸性能。激光光通量位移计 的使用范围，得到了广泛的应用。 本文中，简要介绍激光光通量位移计的原理及实现方法以及建成的线激光测量系统，并介绍该系统 在Hopkinson杆实验中的应用，包括测量动态泊松比、动态断裂能和超软材料的中应变率响应。 1激光光通量位移计 1．1基本原理及装置 激光光通量位移计的基本原 ^ 理是，通过检测线激光通光量的 一 百 f1 变化得到挡光部分(或者通光部 I ／__ ／u 分)的位移。激光光通量位移计 ／。 Ljnelaser lens Detc Q恤ldIj函lens Collecting 包括固体线激光光源、激光架、柱 状透镜、接收透镜和光电传感器， 如图1所示。线激光的波长为 670 nm，输出功率为5mW。在 图1激光光通量位移计结构及原理 距离激光口65mm处线激光的 Theschematicsofalaser Fig．1 displacementgauge 厚度仅为30肛m。激光有一个5。 ·收稿日期：2009—08—28；修回日期：2010-03—01 基金项目：国家自然科学基金项目10872215) 作者简介：陈荣(1981一)，男。博士研究生。 万方数据 第1期 陈荣等：激光光通量位移计在Hopkinson杆中的应用 37