專利名稱：一種泡沫材料或軟材料的動態性能測量方法
技術領域：
本發明涉及一種泡沫材料或軟材料的動態性能測量方法。
背景技術：
為了測試泡沫材料或軟材料在高加載率下的的動態性能，分離式霍普辛森壓桿是一個較理想的試驗方法。但由于泡沫材料或軟材料的強度、密度和應力波速很低，直接使用分離式霍普辛森壓桿測試這些材料性能非常困難。例如，當直接用傳統的分離式霍普辛森壓桿來測試泡沫材料在高應變率下的行為，常因在透射桿上的應變信號太小而無法獲到結果。一個方法是采用低機械阻抗的粘彈性桿來取代常規的壓桿以獲得較高的信噪比。但粘彈性材料對應力波有彌散和衰減，所以要采用理想化和復雜的數學分析來數據處理以獲得測試結果，使測試方法相當復雜。
另一個方法是將高靈敏度的石英晶體裝在在透射桿中測試軟材料或泡沫材料的高應變率性能，此方法可行，但對石英晶體安裝調試要求較高，且測試靈敏度也不高。
發明內容
為了克服現有技術測試方法復雜、測量靈敏度低的不足，本發明提供一種泡沫材料或軟材料的動態性能測量方法。
本發明解決其技術問題所采用的技術方案是一種泡沫材料或軟材料的動態性能測量方法，包括下述步驟1)將霍普辛森壓桿的透射桿分成兩段，然后取厚度為10～60μm的壓電薄膜，并在其兩面粘貼微米量級的絕緣膜，然后將已粘貼好絕緣膜的壓電薄膜夾在兩段透射桿之間，靠近試樣的一段透射桿的中部裝有單向限制器，單向限制器用卡箍套與透射桿緊固，并只允許它向背離試樣的方向運動；2)將另一段透射桿通過橡膠墊與固定不動的能量吸收器靠緊，通過橡膠墊調節壓電薄膜的預緊力；3)將壓電薄膜輸出電極與阻抗變換器電連接；4)對試樣加載，通過阻抗變換器的輸出獲取泡沫材料或軟材料的動態力或應力的數值。
本發明的有益效果是本發明采用了壓電薄膜，壓電薄膜的靈敏度度可以十倍于陶瓷晶體，且壓電薄膜厚度僅是微米量級、質輕、韌揉、變形強度高、聲阻抗低、頻響寬，可達10-3Hz～109Hz，并且很容易粘接到透射桿上。由于采用了壓電薄膜，使泡沫材料或軟材料的動態性能測量簡單易行，且測量靈敏度高。
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
圖1是本發明動態性能測量方法用的霍普辛森壓桿裝置示意2壓電薄膜用阻抗變換器示意3壓電薄膜輸出信號與透射桿上應變片輸出信號的比較曲線具體實施方式
實施例1參照圖1～3，本發明首先將霍普辛森壓桿的透射桿分成兩段，然后取厚度為10μm的壓電薄膜，并在其兩面粘貼微米量級的絕緣膜，然后將已粘貼好絕緣膜的壓電薄膜夾在兩段透射桿之間，靠近試樣的一段透射桿的中部裝有單向限制器，單向限制器用卡箍套與透射桿緊固，并只允許它向背離試樣的方向運動；另一段透射桿通過橡膠墊與固定不動的能量吸收器靠緊，通過橡膠墊調節壓電薄膜的預緊力。壓電薄膜輸出電極與阻抗變換器電連接，阻抗變換器采用LF356場效應器件，阻抗變換器有不小于109歐的輸入阻抗，其輸入阻抗與壓電薄膜相匹配。對試樣加載后，通過阻抗變換器的輸出就可以獲得試樣力或應力的數值。
實施例2參照圖1～3，本發明首先將霍普辛森壓桿的透射桿分成兩段，然后取厚度為30μm的壓電薄膜，并在其兩面粘貼微米量級的絕緣膜，然后將已粘貼好絕緣膜的壓電薄膜夾在兩段透射桿之間，靠近試樣的一段透射桿的中部裝有單向限制器，單向限制器用卡箍套與透射桿緊固，并只允許它向背離試樣的方向運動；另一段透射桿通過橡膠墊與固定不動的能量吸收器靠緊，通過橡膠墊調節壓電薄膜的預緊力。壓電薄膜輸出電極與阻抗變換器電連接，阻抗變換器采用LF356場效應器件，阻抗變換器有不小于109歐的輸入阻抗，其輸入阻抗與壓電薄膜相匹配。對試樣加載后，通過阻抗變換器的輸出就可以獲得試樣力或應力的數值。
實施例3參照圖1～3，本發明首先將霍普辛森壓桿的透射桿分成兩段，然后取厚度為50μm的壓電薄膜，并在其兩面粘貼微米量級的絕緣膜，然后將已粘貼好絕緣膜的壓電薄膜夾在兩段透射桿之間，靠近試樣的一段透射桿的中部裝有單向限制器，單向限制器用卡箍套與透射桿緊固，并只允許它向背離試樣的方向運動；另一段透射桿通過橡膠墊與固定不動的能量吸收器靠緊，通過橡膠墊調節壓電薄膜的預緊力。壓電薄膜輸出電極與阻抗變換器電連接，阻抗變換器采用LF356場效應器件，阻抗變換器有不小于109歐的輸入阻抗，其輸入阻抗與壓電薄膜相匹配。對試樣加載后，通過阻抗變換器的輸出就可以獲得試樣力或應力的數值。
實施例4參照圖1～3，本發明首先將霍普辛森壓桿的透射桿分成兩段，然后取厚度為60μm的壓電薄膜，并在其兩面粘貼微米量級的絕緣膜，然后將已粘貼好絕緣膜的壓電薄膜夾在兩段透射桿之間，靠近試樣的一段透射桿的中部裝有單向限制器，單向限制器用卡箍套與透射桿緊固，并只允許它向背離試樣的方向運動；另一段透射桿通過橡膠墊與固定不動的能量吸收器靠緊，通過橡膠墊調節壓電薄膜的預緊力。壓電薄膜輸出電極與阻抗變換器電連接，阻抗變換器采用LF356場效應器件，阻抗變換器有不小于109歐的輸入阻抗，其輸入阻抗與壓電薄膜相匹配。對試樣加載后，通過阻抗變換器的輸出就可以獲得試樣力或應力的數值。
從圖3中可以看出本發明所用的壓電薄膜的輸出信號是傳統的應變片輸出信號的250陪，且壓電薄膜輸出信號的信噪比要比應變片輸出信號的信噪比好的多。
權利要求
1.一種泡沫材料或軟材料的動態性能測量方法，包括下述步驟1)將霍普辛森壓桿的透射桿分成兩段，然后取厚度為10～60μm的壓電薄膜，并在其兩面粘貼微米量級的絕緣膜，然后將已粘貼好絕緣膜的壓電薄膜夾在兩段透射桿之間，靠近試樣的一段透射桿的中部裝有單向限制器，單向限制器用卡箍套與透射桿緊固，并只允許它向背離試樣的方向運動；2)將另一段透射桿通過橡膠墊與固定不動的能量吸收器靠緊，通過橡膠墊調節壓電薄膜的預緊力；3)將壓電薄膜輸出電極與阻抗變換器電連接；4)對試樣加載，通過阻抗變換器的輸出獲取泡沫材料或軟材料的動態力或應力的數值。
全文摘要
本發明公開了一種泡沫材料或軟材料的動態性能測量方法，用于泡沫材料或軟材料的動態性能測量。首先將霍普辛森壓桿的透射桿分成兩段，然后取厚度為10～60μm的壓電薄膜，并在其兩面粘貼微米量級的絕緣膜，然后將已粘貼好絕緣膜的壓電薄膜夾在兩段透射桿之間，靠近試樣的一段透射桿的中部裝有單向限制器，單向限制器用卡箍套與透射桿緊固；將另一段透射桿通過橡膠墊與固定不動的能量吸收器靠緊，通過橡膠墊調節壓電薄膜的預緊力；將壓電薄膜輸出電極與阻抗變換器電連接；對試樣加載，通過阻抗變換器的輸出獲取泡沫材料或軟材料的動態力或應力的數值。本發明采用了壓電薄膜，使泡沫材料或軟材料的動態性能測量簡單易行，且測量靈敏度高。
文檔編號G01L1/18GK1967206SQ200510096359
公開日2007年5月23日 申請日期2005年11月17日 優先權日2005年11月17日
發明者郭偉國 申請人:西北工業大學