PVDF压电计在低阻抗介质动态力学性能测试中的应用

介绍了ＰＶＤＦ的压电特性,讨论了用ＰＶＤＦ测试材料动态应力应变曲线的实验方法和数据处理方法,并以聚氨酯泡沫塑料为例,说明了它在对低阻抗介质的动态测试中避开了常规Ｈｏｐ ｋｉｎｓｏｎ压杆方法的难处且实验结果具有更高的精确度。     

用PVDF实时测量激光诱导的冲击波压力

本文用自己研制的ＰＶＤＦ（ｐｏｌｙｖｅｎｙｌｉｄｅｎｆｌｕｏｒｉｄｅ）压电传感器测量了０．２ｍｍ厚铝和２．０８ｍｍ厚Ｔ３００／环氧复合材料中激光诱导的冲击波压力，首次获得了这些材料中激光冲击波压力的时间演化波形。实验在中国科大强激光实验室的ＹＡＧ脉冲激光器上进行，激光波长１．０６μｍ，脉宽３３ｎｓ，靶面平均功率密度为１０９Ｗ／ｃｍ２量级。从所得数据估计了表面入射压力，其值与已有结果符合良好。实验结果证实，ＰＶＤＦ压电传感器频响高，量程宽，多次使用重复性好，可有效应用于激光冲击波压力的实时测量     

PVDF膜的冲击电响应研究

应用射弹撞击加载技术和电荷、压力及弹速测量技术,研究了ＰＶＤＦ膜在垂直入射冲击波压缩下的冲击电响应。测量了已被极化的ＰＶＤＦ聚合物膜在不同冲击波压力作用下通过电荷积分电路输出的电荷;用锰铜压计测量了相应的冲击波压力;给出了单位面积ＰＶＤＦ膜输出的电荷峰值ｑ与冲击波压力峰值ｐ间的相互关系,最后建立了与其相应的ＰＶＤＦ膜冲击电响应的理论模型及数值模拟方法。计算结果表明,计算值与实验结果吻合较好。     

斜拉索横向振动的积分应变反馈控制实验研究

提出采用积分应变反馈控制方法对斜拉索平面内多模态横向振动实施主动控制,采用粘贴在拉索表面的ＰＶＤＦ压电薄膜传感拉索横向振动时的动态应变信号． 文中介绍了实验系统的组成、特点、在斜拉索比例模型上的实验研究工作以及主动控制的实验结果． 理论与实验研究结果表明积分应变反馈控制方法能明显衰减斜拉索横向振动,避免模态截断引起的溢出问题,而且控制系统实现容易、易实用化．     

双盘悬臂柔性转子--同心型挤压油膜阻尼器系统关于稳态圆响应的参数优选

获得了双盘悬臂柔性转子－同心型挤压油膜阻尼器（ＳＦＤ）系统在ＳＦＤ轴承处的稳态响应的频响特性曲线、盘的频响曲线及传递率曲线。通过求解各方程和分析响应曲线图优选出可以避免出现双稳态和不稳态的参数组合。在给定的参数范围内分析了参数对于各项系统特性的影响,保证了所选能较好地满足各项性能要求,使系统具有优良的稳定性和动态特性。     

确定材料J积分塑性因子η_(pl)的单试件法研究

本文在Ｌａｎｄｅｓ规则化方法基础上提出单试件确定塑性因子法，即只使用单个试件的实验记录Ｐ，Ｖ和ａ就可求得材料塑性因子ηｐｌ．其中实时裂纹长度ａ可以卸载柔度法或物理测量得到．通常规则化方法需一组试件．单试件法可避免多试件存在的尺寸分散性，也可使实验过程简化．文中结合３０４不锈钢实验进行分析，结果表明单试件法简便、实用、精度较高．     

确定材料J积分塑因子ηpl的单试件法研究

本文在Ｌａｎｄｅｓ规则化方法基础上提出单试件确定塑性因子法，即只使用单个试件的实验记录，Ｐ，Ｖ和α就可求得材料塑性因子ηｐｌ，其中实时裂纹长度α可以卸载柔度法或物理测量得到，通常规则化方法需一组试件。单试件法可避免多试件存在的尺寸分散性，也可使实验过程简化。文中结合３０４不锈钢实验进行分析，结果表明单试件法简便，实用，精度较高。     

水中爆炸冲击波测试技术研究

改进锰铜压力计，ＰＶＤＦ压力计算测试系统，并用该系统进行实验研究，得到了ＴＮＴ／ＲＤＸ＝４０／６０炸药球水国爆炸冲击波在１≤Ｒ／Ｒ０≤１２０范围内的峰值压力随距离的衰减规律。     

求解予裂试件实时裂纹长度的一种新的直接法

本文提出的估算予裂试件实时裂纹长度的直接法，只需单试件的Ｐ－Ｖ记录和对应静裂纹试件塑性位移有限元解，这就避免了在规则化方法中由于几何函数不确定性对计算实时裂纹长度的影响。这一新的直接法的基础是推广的Ｇａｒｗｏｏｄ—Ｅｒｎｓｔ假设，即予裂试件与对应静裂纹试件在载荷、位移分别相等时其实时裂纹长度也相等。本文用实验验证这一假设，并在此基础上提出推论：这两类试件在Ｐ、Ｖ（和α）分别相等时其弹性和塑性位移分量也分别相等。按照这一推论可对予裂试件实时裂纹长度进行估算。文中的五个算例表明，这一直接法与卸载柔度法符合较好。     

挤压油膜阻尼器内气穴现象的实验研究

本文采用压力传感器测试了同心型ＳＦＤ在稳态运动时的压力分布，同时，借助高速摄影机观察了油膜中气泡群的微现运动状态，用照相机记录了油膜的宏观运动状态。实验结果表明，ＳＦＤ内的油膜是可压缩流体，其物理特性是可变的。这与现行的ＳＰＤ的理论模型不一致。     

PVDF压电薄膜在应力波测量中的应用

综合介绍了PVDF压力传感器的测试原理、动态标定实验，并采用定制的PVDF压力传感器测量了不同类型分层介质在冲击载荷作用下的压力衰减，说明了PVDF压力传感器在压力测量中有着很好的前景．     

PVDF压力传感器的冲击压电特性研究

PVDF薄膜是一种新型的聚合物压电材料.为了研究PVDF薄膜在低压和一维应变下的压电特性,利用立式Hopkinson压杆和一级轻气炮标定了自研制PVDF压力传感器的压电曲线,实验表明该应力传感器频响高,波形稳定,线性度良好,拟合灵敏度系数K值在0～20MPa和100～450MPa压力范围分别为14.96pC/N和11.9pC/N,可以基本满足动态冲击应力测试的要求.但由于PVDF薄膜的系数K受多方面的影响,定量分析有相当难度,建议使用跟实际工作状况相近的标定K值.     

PVDF应力测量技术及在混凝土冲击实验中的应用

介绍了使用PVDF(polyvinylidene fluoride,聚偏二氟乙烯)应力计的应力直接测量技术。在SHPB装置上进行自制PVDF应力计动态压电系数的标定实验,分析了应力集中、横向泊松效应、摩擦效应对PVDF应力计信号及动态压电系数的影响。用PVDF应力计进行了混凝土的冲击压缩实验。利用混凝土前后端面PVDF应力计信号分析了实验过程中混凝土试样的应力均匀性。与应变计直测应变技术相结合得到了混凝土的动态应力-应变关系。     

大理岩和砂岩动态本构的实验研究

探讨了在Ｈｏｐｋｉｎｓｏｎ压杆装置上进行岩石长杆冲击实验。用多组埋入式聚偏四氟乙烯薄膜应力计，进行了波衰减的测量，获得了大理岩、砂岩在干燥、饱水、饱油情况下的衰减系数。对实测波形运用拉格朗日分析和路径线方法获取了大理岩、砂岩动态本构关系。     

基于PVDF复合压电效应的低强度冲击波柔性测量

为探索低强度冲击波的柔性测量技术,对PVDF(polyvinylidene fluoride)压力传感器开展冲击波加载和灵敏度标定实验,评估其低强度冲击波压力测量的可靠性。基于微结构设计改进薄膜传感器,获得适用于低强度冲击波压力测量的高灵敏柔性传感器,结果表明:单一压电工作模式的薄膜传感器测量低强度冲击波时有效输出电荷量和信噪比较低,测量结果容易受压电膜力电响应非线性、结构表面变形振动以及封装因素的影响,灵敏度系数不稳定、个体差异性大。采用周向固支的微结构设计能够将作用于薄膜传感器表面幅值较低的冲击波转换为幅值较高的面内拉应力,产生的复合压电效应可大幅提高传感器名义灵敏度系数、降低个体差异性。研制的柔性传感器在0.2～0.7 MPa压力范围内名义灵敏度约900～1 350 pC/N,相对测量误差不大于±13%。     

基于图像分析法的水稻茎秆力学性能测量与分析

水稻茎秆力学性能的准确描述是水稻抗倒伏力学分析的关键。由于茎秆是由生物活性材料组成的形状不规则柔性结构,传统的测试方法难以对其力学性能进行准确测量。以南方水稻为研究对象,采用拉伸试验机对水稻茎秆进行了拉伸试验。首先采用传统的应变片方法测量应变,继而探索采用图像分析法实现非接触、高精度地测量水稻茎秆的截面尺寸、拉伸变形。用数字摄像机记录不同荷载水平下试件表面的数字图像,采用数字图像相关分析法(DIC)进行分析,通过两种方法计算茎秆的轴向应变;将完成拉伸实验的试件切片,采集其横截面的数字图像,通过数字图像分析技术得到其几何特性,并对大量实验数据进行了统计分析,实现了对水稻茎秆弹性模量、抗弯刚度等的合理描述。实验结果表明,采用传统的应变片测量求得的水稻茎秆的弹性模量的离散性极大,超出样本差异性的范围,而采用数字图像分析方法得到的弹性模量、抗弯刚度的结果有一定的离散性,但分布比较合理,比较准确地反映了水稻茎秆相关的力学性能。     

波分离技术在混凝土冲击压缩试验中的应用

介绍了SHPB实验中的波分离技术基本原理,该方法利用两相距很近应变计测量信号分离重叠的入射波和反射波。由于两应变计的距离很近,在弹性杆可以忽略应力波传播的弥散。由于应变计的位置可以非常接近试样,减少了实验中因应力波弥散产生的误差。利用该方法对混凝土进行了冲击压缩实验研究,得到了混凝土的动态应力-应变关系。讨论了测量误差导致波分离技术的误差。     

单轴荷载下饱水岩石静态和动态抗压强度的细观力学分析

由于单轴荷载下饱水岩石的动态力学特性与静态力学特性存在很大差异,从宏观上进行力学分析 存在局限性。根据岩石受压全应力应变曲线的细观机制,分析了静态及动态单轴荷载条件下孔隙水影响饱水 岩石裂纹扩展的情况。在静态单轴压缩条件下,初始裂隙受压使自由水产生孔隙水压力,自由水对翼裂纹有 向外挤压的应力,促进裂纹扩展。在动态单轴压缩条件下,自由水会产生粘结力,抑制裂纹扩展。根据翼裂纹 受压扩展原理,推导出饱水单轴条件下动态抗压强度、静态抗压强度的计算公式,在相同断裂韧度下,饱水岩 石静态抗压强度风干岩石静态抗压强度饱水岩石动态抗压强度。对自然风干和饱水砂岩进行单轴静态、 动态压缩实验,结果与理论模型的结果相符。     

极端环境下连续碳纤维增韧的陶瓷基复合材料的力学行为

连续纤维增韧的碳化硅复合材料(以下简称C/SiC),作为超高速飞行器热结构使用时,有可能在高温环境下受到高速撞击的作用,因此,掌握其在极端环境(高温、高应变率)下的力学性能是进行结构安全设计的基础。本文采用具有高温实验能力的分离式Hopkinson杆,在293~1273K温度范围内进行了动态压缩力学性能测试,研究了环境温度和加载速率对材料力学性能的影响。结果表明:C/SiC复合材料的高温压缩力学性能主要受应力氧化损伤和残余应力的共同影响。实验温度低于873K时,应力氧化损伤的影响很小,而由于增强纤维和基体界面残余应力的释放使界面结合强度增大,复合材料的压缩强度随温度的升高而增大;当实验温度高于873K时,应力氧化损伤加剧,其对压缩强度的削弱超过残余应力释放对强度的贡献,材料的压缩强度随温度的升高逐渐降低。由于应力氧化损伤受应变率的影响很大,当温度由873K升高至1273K时,高应变率下压缩强度降低的程度要比应变率为0.0001/s时低得多。