使用有機(jī)玻璃研究應(yīng)力波問題
實(shí)驗(yàn)測(cè)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(duì)合粘接而成，對(duì)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(shì)，測(cè)得感生電動(dòng)勢(shì)，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(hào)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(hào)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(chǎng)求取應(yīng)力場(chǎng)，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(chǎng)重新建立速度場(chǎng)，并與原速度場(chǎng)吻合，則稱該應(yīng)力場(chǎng)與原速度場(chǎng)是自洽、可信的，其依據(jù)是由應(yīng)力場(chǎng)求解速度場(chǎng)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(cè)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(chǎng)與原粒子速度場(chǎng)是自洽的。有機(jī)玻璃的實(shí)測(cè)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(cè)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(duì)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(chǎng)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(cè)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(duì)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。
