使用有機(jī)玻璃研究應(yīng)力波問題
實(shí)驗(yàn)測量原理圖樣品為直徑與高度相當(dāng)?shù)膱A柱體,由等高的上下2塊圓柱體對合粘接而成,對合面上布置了一系列同心的圓環(huán)型電磁粒子速度計(jì)。樣品中心部位的空腔中放置中心起爆的微型炸藥球,當(dāng)炸藥球爆炸在介質(zhì)中激發(fā)出向外傳播的球形發(fā)散波并造成粒子運(yùn)動(dòng)時(shí),將帶動(dòng)當(dāng)?shù)亓W铀俣扔?jì)的圓環(huán)敏感部分一起運(yùn)動(dòng)并切割磁力線,而產(chǎn)生與運(yùn)動(dòng)速度成正比的感生電動(dòng)勢,測得感生電動(dòng)勢,便可由法拉第電磁感應(yīng)定律算出量計(jì)處的粒子速度。圓環(huán)型電磁粒子速度計(jì)的敏感部分構(gòu)成了一個(gè)與球形波面相切的完整圓環(huán),其切割磁力線長度是圓環(huán)的周長,不但輸出信號幅度不受波強(qiáng)度因幾何發(fā)散而快速衰減的影響,而且信號輸出反映了波面上一條圓環(huán)線處介質(zhì)動(dòng)力學(xué)狀態(tài)的綜合平均結(jié)果,有效地平滑了介質(zhì)非均勻性的影響。
花崗巖中空腔爆炸時(shí)的應(yīng)力―應(yīng)變關(guān)系由前述處理過程可知,從速度場求取應(yīng)力場,其結(jié)果在很大程度上依賴于應(yīng)力的擬合方式。若根據(jù)算出的應(yīng)力流場重新建立速度場,并與原速度場吻合,則稱該應(yīng)力場與原速度場是自洽、可信的,其依據(jù)是由應(yīng)力場求解速度場不存在數(shù)學(xué)上的障礙,這即是所謂的“自洽檢驗(yàn)”。因此在獲得應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線后,以粒子應(yīng)力為已知量,通過守恒方程解出粒子速度,并與實(shí)測粒子速度進(jìn)行了比較,如0、11所示。可以看到,兩種波形吻合較好,說明計(jì)算得到的應(yīng)力流場與原粒子速度場是自洽的。有機(jī)玻璃的實(shí)測與計(jì)算速度波形比較通過傅里葉變換,可得到不同爆心距處徑向粒子速度的頻譜,如2所示。隨著波傳播距離的增加,波的高頻成分衰減很快。當(dāng)爆心距大于40mm以后,400kHz以上的高頻成分已基本被衰減過濾掉,而此時(shí)的低頻成分趨于穩(wěn)定。一般而言,可以把609第6期林英睿,等:依球面波粒子速度研究材料的本構(gòu)關(guān)系實(shí)測的波形藉頻譜分析方法看作由不同頻率的頻波分量迭加組成,而不同頻率的頻波分量將按各自的相速傳播。不同頻率的頻波分量的成分隨傳播距離而變化,導(dǎo)致波形在傳播過程中發(fā)生畸變,這就造成不同量計(jì)線上的點(diǎn),即使是特征點(diǎn)(如峰值點(diǎn)),也并不一一對應(yīng)。波形曲線的特征點(diǎn)是路徑線選取的基準(zhǔn)點(diǎn),如果路徑線不能很好反映流場的傳播方向,就會(huì)影響計(jì)算結(jié)果的可靠性結(jié)語為了尋求爆炸球面波在材料中的傳播衰減機(jī)理,利用實(shí)測粒子速度數(shù)據(jù)直接建立材料的動(dòng)態(tài)本構(gòu)關(guān)系是可行的,這樣獲得的本構(gòu)關(guān)系能夠真實(shí)地反映材料的固有特性?;◢弾r的應(yīng)力―應(yīng)變關(guān)系曲線的滯回效應(yīng)表明花崗巖是一種非線性的粘彈性材料,其表現(xiàn)出的非線性與材料的自然缺陷有著密切的關(guān)系。由于拉氏分析計(jì)算步數(shù)較多,誤差的傳遞、積累增長很快。因此,量計(jì)線的位置、離散方式以及路徑線的選取、數(shù)目均對結(jié)果有很大影響。不同頻率的頻波分量的成分隨傳播距離變化導(dǎo)致的波形畸變,在量計(jì)線的選取、路徑線的構(gòu)造上要加以考慮,這有待以后進(jìn)一步探索。