26443

طراحي، پياده سازي و بررسي عملكرد سيستم اندازه گيري ليزري در آزمايش ضربه هاپكينسون

كارشناسي ارشد

مهندسي مكانيك - ساخت و توليد

ورودي 1397

1400/11/27

دكتر محمد جواد اشرفي

مهندسي مكانيك

يك روش مهم مورد استفاده براي مشخص كردن خواص ديناميكي مواد براي نرخ هاي كرنش بالا دستگاه آزمايش ضربه هاپكينسون مي باشد كه از اين طريق مي توان منحني تنش-كرنش را در نرخ كرنش بالا بدست آورد. در اين آزمايش با استفاده ازسيستم اندازه گيري كلاسيك، كرنش ميله هاي ورودي و خروجي به كمك كرنش سنج هاي نصب شده روي ميله ها ضبط و توسط معادلات تئوري انتشار يك بعدي موج و پردازش سيگنالها مي توان منحني تنش-كرنش نمونه مورد آزمايش را بدست آورد، به علت تنش خيلي بالا در آزمايش ضربه، قطعي كرنش سنج ها از مشكلات رايج اين سيستم اندازه گيري است. از طرف ديگر براي كمتر شدن خطاي فرض انتشار يك بعدي موج، از ميله هايي با قطر كم و طول زياد (معمولا 2 متر به بالا)، در طراحي دستگاه آزمايش ضربه هاپكيسنون استفاده مي شود، استفاده از اين ميله ها هزينه ساخت و نگهداري دستگاه را به شدت افزايش ميدهند و به مرور زمان هم راستايي خود را از دست مي دهند و باعث ايجاد خطا در تنايج آزمايش مي شوند، تمام موارد ذكر شده سبب شد تا در اين پژوهش به طراحي، ساخت و پياده سازي سيستم اندازه گيري بپردازيم كه غير تماسي بود و از فرضيات انتشار يك بعدي موج و تعادل ديناميكي به دور است. براي اين منظور ما اقدام به طراحي و ساخت سيستم اندازه گيري ليزري كرديم، در ابتدا به كمك نرم افزار آباكوس، شبيه سازي از آزمايش ضربه هاپكينسون براي سه ماده، آهن، آلومينيوم و پلي پروپيلن صورت پذيرفت، و پس از امكان سنجي هاي لازم از عملكرد سيستم، اقدام به طراحي و ساخت سيستم اندازه گيري ليزري در دانشگاه علم و صنعت كرديم، سپس راستي آزمايي عملكرد سيستم اندازه گيري ليزري به كمك آزمايش نمونه هاي آلومينيومي و مسي، صورت پذيرفته است، نتايج به دست آمده با نتايج كرنش سنج ها مقايسه شده كه انطباق خوبي را نشان مي دهند.

1401/02/11

Design, implementation and evaluation of performance of the laser measuring system in Hopkinson pressure bar test

2/16/2023 12:00:00 AM

An important method used to determine the dynamic properties of materials at high strain rates is the Hopkinson Impact Testing Machine, which can be used to obtain the stress-strain curve at high strain rates. In this experiment, using the classical measurement system, the strain of the input and output bars is recorded with strain gauges installed on the bars and by stress equations of one-dimensional wave propagation and signal processing, the stress-strain curve of the tested sample can be obtained. Due to the very high stress in the impact test, strain gauges are a common problem in this measurement system. Hopkinson is used in the design of the impact test device, the use of these bars greatly increases the cost of construction and maintenance of the device and over time they lose their alignment and cause errors in the test results, All of the above led us to design, build and implement a measurement system that was non-contact and far from the assumptions of one-dimensional wave propagation and dynamic equilibrium. For this purpose, we designed and built a laser measurement system. First, with the help of ABAQUS software, a simulation of Hopkinson impact test was performed for three materials: iron, aluminum and polypropylene, and after the necessary feasibility studies of system performance, we designed and built a laser measurement system, then the performance of the laser measurement system was verified using tests of aluminum and copper samples. We compared the results of laser measurement system with that of strain gauge and they showed good agreement.

آزمايش ضربه هاپكينسون , سيستم اندازه گيري ليزري

Hopkinson pressure bar test , laser measuring system

Saeed mirshafiee

Dr.Mohammad javad ashrafi