白春玉 葛宇靜 惠旭龍 劉小川 楊強 張宇

摘要：基于高速液壓伺服試驗機的金屬材料動態(tài)拉伸試驗是獲得中低應(yīng)變率力學(xué)性能的主要手段，但如何獲得材料的動態(tài)拉伸載荷、動態(tài)應(yīng)變，以及失效過程的熱耗散數(shù)據(jù)是試驗測試的關(guān)鍵。本文總結(jié)了金屬材料的中低應(yīng)變率動態(tài)拉伸試驗方法，編制了可視化試驗數(shù)據(jù)處理軟件，提高了試驗數(shù)據(jù)處理效率。應(yīng)用本文方法獲得了2024-T42、2A16-O兩類典型金屬材料的動態(tài)本構(gòu)參數(shù)，并對下一步技術(shù)發(fā)展進行了展望。

關(guān)鍵詞：中低應(yīng)變率；動態(tài)本構(gòu)表征；非接觸測試；熱耗散；數(shù)據(jù)處理

中圖分類號：O347文獻標(biāo)識碼：ADOI：10.19452/j.issn1007-5453.2020.12.004

飛機在服役過程中結(jié)構(gòu)可能會遭受鳥撞、應(yīng)急墜撞等沖擊載荷的作用，如飛機機頭和機翼結(jié)構(gòu)是飛鳥、冰雹等外來物沖擊的密切關(guān)注部位，飛機機體下部結(jié)構(gòu)則需進行抗墜撞設(shè)計以提高其適墜性。飛機結(jié)構(gòu)在沖擊載荷作用下，材料的力學(xué)行為相較準(zhǔn)靜態(tài)加載需考慮應(yīng)變率效應(yīng)的影響，即隨著加載應(yīng)變率的提高，材料往往呈現(xiàn)出一定的應(yīng)變率敏感性。以往研究表明，鈦合金、合金鋼等金屬材料的強度極限和失效應(yīng)變等參數(shù)隨著應(yīng)變率的提高會發(fā)生顯著變化，而鋁合金的率敏感性則偏弱甚至不敏感。因此，為準(zhǔn)確進行飛機結(jié)構(gòu)的抗沖擊設(shè)計和分析，需通過試驗手段獲得材料的動態(tài)力學(xué)性能參數(shù)[1]。

一般而言，應(yīng)變率范圍10-1s-1～103s-1為中低應(yīng)變率狀態(tài)，處于該范圍左右兩端之外的則分別為準(zhǔn)靜態(tài)和高應(yīng)變率狀態(tài)。需要說明的是在不同的應(yīng)變率范圍，需匹配不同的試驗設(shè)備進行力學(xué)性能測試，如圖1所示，如準(zhǔn)靜態(tài)范圍一般通過常規(guī)的靜態(tài)試驗機，中低應(yīng)變率范圍則一般通過高速液壓伺服試驗機，而高應(yīng)變率范圍則一般采用霍普金森桿試驗裝置。相較而言，中低應(yīng)變率范圍內(nèi)的材料動態(tài)力學(xué)性能測試方法尚沒有準(zhǔn)靜態(tài)和高應(yīng)變率下的測試方法成熟，主要體現(xiàn)為基于高速液壓伺服試驗機的材料中低應(yīng)變率動態(tài)拉伸試驗相對較少，在關(guān)鍵試驗參數(shù)測試、試驗數(shù)據(jù)處理等方面有待進一步形成共識。

本文以高速液壓伺服試驗機為試驗平臺，重點針對金屬材料的動態(tài)拉伸載荷高精度測試、動態(tài)變形和熱耗散的非接觸測試等方面進行了總結(jié)，編制了可視化試驗數(shù)據(jù)處理軟件，提高了試驗數(shù)據(jù)處理效率，應(yīng)用本文方法獲得了2024-T42、2A16-O兩類典型金屬材料的動態(tài)本構(gòu)參數(shù)。最后，對金屬材料中低應(yīng)變率動態(tài)拉伸試驗下一步技術(shù)發(fā)展進行了展望。

1試驗設(shè)備及試驗過程

本文研究采用的試驗平臺為高速液壓伺服試驗機，其具有恒速率作動（作動缸最大加載速率可達到20m/s）、開環(huán)/閉環(huán)協(xié)調(diào)高精度控制、加載重復(fù)性高等特點，是獲取材料的中低應(yīng)變率動態(tài)力學(xué)性能的常用試驗設(shè)備，一般由試驗機臺架、液壓動力源、控制系統(tǒng)和水冷機等構(gòu)成，其中試驗機臺架由作動缸、動態(tài)夾持夾具、靜態(tài)夾持夾具、測力傳感器等構(gòu)成，如圖2所示。

材料動態(tài)拉伸試驗過程為：（1）試驗前將試驗件一端安裝固定于靜態(tài)夾持夾具，對安裝于作動缸末端的動態(tài)夾持夾具進行預(yù)緊，使試驗件和動態(tài)夾持夾具保持接近貼合，且作動缸上下運動時試驗件不與其發(fā)生干涉和卡滯；（2）設(shè)置試驗控制和采集系統(tǒng)參數(shù)，如控制方式、作動缸目標(biāo)加載速率、數(shù)據(jù)采集頻率、數(shù)據(jù)采集觸發(fā)方式和參數(shù)等；（3）作動缸運動至最低位置，隨后向上運動加速到目標(biāo)速率后動態(tài)夾持夾具瞬間釋放側(cè)向抱緊試驗件，實現(xiàn)試驗件隨動恒速率拉伸，并在試驗件受到拉伸前觸發(fā)試驗數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

金屬材料動態(tài)拉伸試驗件一般采用“狗骨”式平板試樣，如圖3所示，其由靜態(tài)夾持段、試驗段和動態(tài)夾持段構(gòu)成，其中，理論應(yīng)變率為加載速率與試驗段長度的比值，可匹配試驗段的長度實現(xiàn)不同理論應(yīng)變率的動態(tài)拉伸試驗，如試驗件試驗段長度為20mm，在試驗機最大加載速率20m/s下，理論上可實現(xiàn)應(yīng)變率103s-1的動態(tài)測試。

2試驗測試方法

2.1材料的動態(tài)載荷測試

試驗機自帶的載荷傳感器可測試試樣動態(tài)拉伸過程的載荷，但當(dāng)加載應(yīng)變率大于10s-1時，載荷傳感器測試的信號在試驗件的塑性變形階段出現(xiàn)振蕩，這主要是因為在動態(tài)加載的瞬態(tài)激勵作用下，激起由試驗件、靜態(tài)夾持夾具和傳感器三部分組合結(jié)構(gòu)的模態(tài)頻率，造成其振動特性耦合到測試信號中，導(dǎo)致試驗件動態(tài)拉伸載荷信號失真[2-5]。因此，如何精確測試材料動態(tài)拉伸過程的載荷數(shù)據(jù)是一項關(guān)鍵技術(shù)。

人們進行了多種嘗試以獲得精確的材料動態(tài)拉伸載荷數(shù)據(jù)，如學(xué)者們提出了對測試載荷數(shù)據(jù)進行光滑平均或數(shù)字濾波等處理方法以獲得載荷數(shù)據(jù)[6-7]，但此類方法對于振蕩幅度小的測試數(shù)據(jù)可獲得比較好的效果，但對于振蕩幅度大的測試數(shù)據(jù)則存在真實信號的誤處理風(fēng)險。H. Huh[8]從減少試驗夾持工裝自身重量和提高其剛度出發(fā)，通過對試驗機夾持工裝和試驗件進行改進設(shè)計，使試驗系統(tǒng)頻響提高，有效緩解了載荷傳感器測試數(shù)據(jù)的振蕩問題。O.Ramzi[9]將高速液壓伺服試驗機的載荷傳感器替換成均勻桿，對該桿三個位置的應(yīng)變測量信號進行離散傅里葉變換，應(yīng)用波分離技術(shù)在頻域內(nèi)對測試信號進行處理，提出了一種BCGO拉伸載荷測試方法，同樣解決了載荷的振蕩問題。Kussmal等[10]使用鋁阻尼器的塑性變形來減少載荷振蕩，但該方式降低了應(yīng)變率，且對于選用何種規(guī)格的阻尼材料更為有效也很難得出統(tǒng)一結(jié)論。

需要說明的是，以上方法雖對于改善測試載荷的振蕩問題均具有一定作用，但存在改造工作量大、難以標(biāo)準(zhǔn)化等問題。為此，學(xué)者們[11-14]提出了金屬材料動態(tài)拉伸載荷的間接測試方法，其主要思路為在動態(tài)拉伸試驗前，先通過靜態(tài)加載試驗獲得試驗件靜態(tài)夾持段的應(yīng)變片輸出信號（一般為惠斯頓全橋電路電壓）與拉伸載荷的標(biāo)定系數(shù)，如圖4所示，在動態(tài)拉伸試驗中，以此標(biāo)定試驗件動態(tài)拉伸過程的載荷數(shù)據(jù)。試驗中需關(guān)注以下方面：（1）進行合理的試驗件尺寸設(shè)計，以保證試驗件在拉伸失效過程中非試驗段處于彈性變形狀態(tài)；（2）標(biāo)定試驗前需進行準(zhǔn)靜態(tài)拉伸破壞測試，確定標(biāo)定試驗載荷加載范圍，保證標(biāo)定試驗中試驗件不發(fā)生塑性變形。圖5為通過此方法獲得的某鋁合金的動態(tài)拉伸載荷數(shù)據(jù)。

總體而言，通過該方法進行高速拉伸試驗載荷測試具有操作簡便、測試精度高、易于標(biāo)準(zhǔn)化等優(yōu)點，具有較強的實際工程應(yīng)用價值。目前已形成了金屬材料動態(tài)力學(xué)性能測試標(biāo)準(zhǔn)（ISO26203-2），推薦采用該方法進行金屬材料的動態(tài)載荷測試[15]。

2.2材料的動態(tài)應(yīng)變測試

材料力學(xué)性能試驗中應(yīng)變測試的常規(guī)方法包括應(yīng)變電測法和引伸計測量方法。但受限于常規(guī)應(yīng)變片使用量程的限制，無法測量金屬材料的塑性變形全過程。而材料動態(tài)拉伸試驗為瞬態(tài)破壞過程，傳統(tǒng)機械引伸計易發(fā)生損壞也不適用。因此，在金屬材料動態(tài)拉伸試驗中，常規(guī)的接觸式應(yīng)變測試手段無法適用。

數(shù)字圖像相關(guān)方法（digital image correlation， DIC）是應(yīng)用計算機視覺技術(shù)的一種光學(xué)測量方法，因操作簡單、精度高，可在非接觸條件下進行全場變形測量等特點，在試驗力學(xué)領(lǐng)域已獲得越來越廣泛的應(yīng)用[16-24]。

考慮不同的應(yīng)用場景，非接觸應(yīng)變測試可分為基于灰度匹配和基于特征匹配等方法。其中，基于灰度匹配的測量原理是由圖像采集裝置記錄被測物體位移或變形前后的兩幅散斑圖，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換得到兩個數(shù)字灰度場，對數(shù)字灰度場做相關(guān)運算，找到相關(guān)系數(shù)極值點，得到相應(yīng)的位移或變形，再經(jīng)過適當(dāng)?shù)臄?shù)值差分計算獲得試樣表面的位移場和應(yīng)變場[25]，其簡易原理如圖6所示。散斑圖像可布置為白色襯底上形成黑色斑點，為了較好地匹配試驗件表面變形點，斑點尺寸一般至少包括3～4個像素，圖7為典型的金屬材料動態(tài)拉伸應(yīng)變測試應(yīng)用。

利用光學(xué)技術(shù)的應(yīng)變測量方法還包括視頻伸長計方法[26-28]，通過在試樣關(guān)注部位標(biāo)識兩個跟蹤點，利用圖像分析軟件跟蹤兩個標(biāo)識點的移動來測試試驗件的變形，進而計算出標(biāo)距段的應(yīng)變，如圖8所示。此方法雖不能獲得試樣的全場變形信息，但可在關(guān)注幅面中任意設(shè)置測量的標(biāo)距位置，且計算效率更高，也常用于金屬材料的動態(tài)拉伸應(yīng)變測試。

DIC測量系統(tǒng)一般由CCD高速相機、照明光源、圖像采集系統(tǒng)等組成，并配套非接觸圖像分析軟件進行變形數(shù)據(jù)的分析。由于非接觸測量原理與構(gòu)成元素的復(fù)雜性，在試驗環(huán)境、外部振動、光源條件、圖像質(zhì)量、數(shù)據(jù)算法等方面都有可能引入測量誤差，工程應(yīng)用中可通過提高硬件設(shè)備的性能提升測試精度，如使用變焦放大鏡頭、準(zhǔn)確度更高的CCD高速相機，也可通過運用精度更高的匹配、檢測算法，或?qū)崿F(xiàn)硬件和軟件算法最優(yōu)化匹配等措施實現(xiàn)試樣動態(tài)拉伸應(yīng)變的高精度測試。

2.3材料的動態(tài)失效過程熱耗散測試

金屬材料動態(tài)拉伸破壞過程持續(xù)時間一般在毫秒甚至微秒量級，試樣失效過程中會導(dǎo)致材料內(nèi)部急劇升溫，并以熱耗散形式對外釋放。金屬材料的動態(tài)加載過程往往伴隨著應(yīng)變強化、應(yīng)變率效應(yīng)和熱耗散效應(yīng)的同時作用，這些因素相互競爭，對材料的動態(tài)力學(xué)行為有著耦合影響，熱耗散測試是金屬材料動態(tài)拉伸試驗的一項重要內(nèi)容。

紅外攝像技術(shù)由于快速直觀、非接觸等特點被應(yīng)用于多個領(lǐng)域[29-31]，童心[32]指出受到紅外熱像儀響應(yīng)時間相對較慢制約，在材料動態(tài)力學(xué)性能研究方面多適用于低、中應(yīng)變率試驗，紅外攝像測溫更多應(yīng)用于材料的疲勞試驗研究中，如Luong[33]指出紅外熱像作為一種無損的實時監(jiān)測技術(shù)，不僅能夠確定材料疲勞損傷的位置和演化過程，而且能夠觀察損傷和破壞的物理過程，能夠監(jiān)測內(nèi)耗的發(fā)生。Chrysochoos通過數(shù)字圖像相關(guān)與紅外熱像法相結(jié)合對鋼材的疲勞過程進行研究，獲得了材料疲勞試驗中的應(yīng)變能和熱耗散能量[34]。

紅外攝像進行非接觸測溫的核心工具為紅外攝像儀，目標(biāo)物體對外輻射的紅外線被攝像儀鏡頭捕捉，經(jīng)過光柵等光學(xué)系統(tǒng)，進而被熱像儀的探測系統(tǒng)吸收，經(jīng)過計算機數(shù)據(jù)處理后，可把光學(xué)信號轉(zhuǎn)變?yōu)榧t外熱像圖，其工作原理如圖9所示。

在某金屬材料動態(tài)拉伸試驗中，搭建了基于紅外熱像儀的非接觸測溫試驗系統(tǒng)，如圖10所示。圖11為在0.01m/s拉伸速度下試驗件斷裂位置表面溫度變化情況?？梢?，在材料動態(tài)拉伸處于斷裂狀態(tài)時，試驗件溫度耗散達到最大值。圖12為試驗件在不同加載速度下斷裂時的表面溫度，可看出隨著加載速度的提高，試驗件斷裂時的表面溫度也逐漸增加。

3試驗數(shù)據(jù)處理及數(shù)據(jù)分析軟件編制

金屬材料的中低應(yīng)變率動態(tài)拉伸試驗數(shù)據(jù)處理有以下幾個方面需給予關(guān)注。

（1）不同的測試設(shè)備采集數(shù)據(jù)時間尺度和起始狀態(tài)的統(tǒng)一

在金屬材料動態(tài)拉伸試驗中，通過應(yīng)變數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)間接獲得動態(tài)拉伸載荷，通過基于高速攝像機的非接觸變形測試系統(tǒng)獲得動態(tài)拉伸應(yīng)變，通過基于紅外攝像儀的非接觸測溫系統(tǒng)獲得試樣熱耗散數(shù)據(jù)。為達到最優(yōu)的試驗測試狀態(tài)，往往需匹配不同的試驗采集參數(shù)（如采樣頻率、信號觸發(fā)方式等），因此，一般通過數(shù)據(jù)插值的方式將不同測試手段的數(shù)據(jù)進行時間采集尺度的統(tǒng)一，如可將測試數(shù)據(jù)按照采樣率最高的信號進行統(tǒng)一。其次，受限于測試硬件設(shè)備的限制，高速動態(tài)拉伸試驗有效的采集試驗數(shù)據(jù)點十分有限，如加載起始點的判斷偏離幀數(shù)會對結(jié)果產(chǎn)生較大的影響，則需基于金屬材料彈性段數(shù)據(jù)不受加載速率影響的前提條件進行統(tǒng)一截取，如一般以彈性極限強度及其對應(yīng)的應(yīng)變?yōu)闇?zhǔn)截取起始點。

（2）試驗干擾信號的數(shù)字濾波處理

在試驗過程中，受電磁干擾、環(huán)境振動、光源信號干擾、不同測試通道間的串?dāng)_等因素影響，測試信號中不可避免地會混雜干擾信號，需對測試數(shù)據(jù)進行數(shù)字濾波處理?？傮w而言，數(shù)字濾波的主要原則為濾波方法選擇低通截止濾波，推薦使用Butterworth濾波方法；在目前尚無動態(tài)拉伸數(shù)據(jù)處理規(guī)范情形下，濾波截止頻率等參數(shù)的選擇應(yīng)遵循濾波后的數(shù)據(jù)總體未偏離原始數(shù)據(jù)，在原始數(shù)據(jù)的振蕩包線以內(nèi)。

（3）材料的率相關(guān)動態(tài)本構(gòu)模型表征

進行金屬材料動態(tài)力學(xué)性能測試的主要目的之一為構(gòu)建其動態(tài)本構(gòu)模型，為結(jié)構(gòu)碰撞數(shù)值仿真分析提供基礎(chǔ)的材料參數(shù)。適用于金屬材料的動態(tài)本構(gòu)模型主要包括Johnson-Cook模型、Cowper-Symonds模型、Bodner-Paton模型和Zerrilli-Armstrong模型等，國內(nèi)外學(xué)者基于上述模型還提出了諸多修正模型，構(gòu)建了金屬材料的多種動態(tài)本構(gòu)方程[35-39]。

總體而言，這些模型一般是基于試驗數(shù)據(jù)的經(jīng)驗擬合，通過對應(yīng)變率相關(guān)項和溫度相關(guān)項的解耦構(gòu)建經(jīng)驗式的本構(gòu)模型，在模型的適用性評估上要兼顧其模擬精準(zhǔn)度和表征簡便性，Johnson-Cook模型就是經(jīng)實踐證明具有一定通用性的金屬材料動態(tài)本構(gòu)模型。

（4）解決試驗數(shù)據(jù)處理工作量大、規(guī)范性差問題

盡管金屬材料動態(tài)拉伸試驗數(shù)據(jù)的處理方法和流程并非技術(shù)難點，但其處理過程涉及試驗件初始尺寸信息確認(rèn)、數(shù)字濾波、數(shù)據(jù)插值、本構(gòu)參數(shù)表征等多個環(huán)節(jié)，數(shù)據(jù)處理工作量相對較為繁瑣，且數(shù)據(jù)處理過程中面臨多個數(shù)據(jù)接口，不利于規(guī)范性操作。

為此，中國飛機強度研究所研發(fā)了材料中低應(yīng)變率數(shù)據(jù)處理和分析系統(tǒng)，該專用軟件涵蓋了試驗初始信息導(dǎo)入、應(yīng)力—應(yīng)變計算、應(yīng)變率計算、真實應(yīng)力—塑性應(yīng)變的截取以及動態(tài)本構(gòu)方程表征等功能。軟件采用了模塊化設(shè)計思想進行開發(fā)，此專用軟件既提高了試驗數(shù)據(jù)處理的效率，又使處理數(shù)據(jù)的流程達到了規(guī)范化。

4典型應(yīng)用案例

應(yīng)用本文介紹的方法開展了2024-T42鋁合金的動態(tài)拉伸試驗研究[40]，圖13為其Johnson -Cook本構(gòu)模型的擬合結(jié)果，擬合的本構(gòu)參數(shù)分別為：A = 293.7，B = 737.4，n = 0.582，C = 0.00376。

國內(nèi)外學(xué)者在現(xiàn)有動態(tài)本構(gòu)模型的基礎(chǔ)上提出了修正模型，可對金屬材料的動態(tài)力學(xué)行為進行更合適的表征，如Kang提出了采用指數(shù)表達式進行Johnson-Cook本構(gòu)模型中應(yīng)變率敏感項的修正形式[41]：

5結(jié)束語

金屬材料的中低應(yīng)變率動態(tài)力學(xué)性能是進行結(jié)構(gòu)抗沖擊設(shè)計和分析的重要輸入數(shù)據(jù)，在飛機抗外物沖擊及適墜性、汽車碰撞安全等軍民領(lǐng)域具有共性的研究需求。

基于高速液壓伺服試驗機的金屬材料動態(tài)拉伸試驗是獲得中低應(yīng)變率力學(xué)性能的主要手段。經(jīng)過國內(nèi)外學(xué)者大量卓有成效的研究工作，解決了動態(tài)載荷測試、動態(tài)應(yīng)變測試及熱耗散測試、試驗數(shù)據(jù)處理及本構(gòu)表征等多項關(guān)鍵試驗技術(shù)，并在工程實際中獲得了較好的應(yīng)用。

結(jié)合工程應(yīng)用和學(xué)術(shù)研究的需求，以及新技術(shù)的發(fā)展，后續(xù)仍需進一步細(xì)化、完善本方向研究體系，在以下方面仍須加強技術(shù)研究：

（1）針對不同對象材料發(fā)展適用的試驗方法。本文介紹的試驗方法對于具有彈塑性特征的金屬材料具有較好適用性，然而對于復(fù)合材料、含能材料、超軟/超脆材料等其他材料的適用性則有待實踐和驗證，可預(yù)見的是在非接觸變形測試、熱耗散測試等方面均可有所借鑒，但在試驗件設(shè)計及其加載形式、動態(tài)載荷測試、本構(gòu)方程表征等方面須結(jié)合實際進行新方法探索。

（2）針對不同研究和應(yīng)用場景揭示材料的動態(tài)變形和失效規(guī)律。在金屬材料的中低應(yīng)變率動態(tài)力學(xué)性能研究方面，當(dāng)前研究主要集中于其試驗方法和宏觀本構(gòu)表征，對于材料的細(xì)觀動態(tài)失效物理機制，以及考慮復(fù)雜狀態(tài)（如高低溫、復(fù)雜應(yīng)力）下的單一或耦合條件下的材料動態(tài)力學(xué)行為研究相對欠缺。

（3）針對工程應(yīng)用需求持續(xù)形成標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范等成果。圍繞持續(xù)構(gòu)建普適性試驗方法和流程的需求，進一步形成標(biāo)準(zhǔn)化的測試規(guī)范，結(jié)合大量試驗數(shù)據(jù)積累的基礎(chǔ)上，開發(fā)各類材料的動態(tài)力學(xué)性能數(shù)據(jù)庫，形成面向工程使用的手冊和軟件工具等成果。

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（責(zé)任編輯陳東曉）

作者簡介

白春玉（1984-）男，碩士，高級工程師。主要研究方向：結(jié)構(gòu)沖擊動力學(xué)。

Tel：029-88268610E-mail：baichunyu2006@163.com

葛宇靜（1989-）女，碩士，工程師。主要研究方向：結(jié)構(gòu)沖擊動力學(xué)。

Tel：029-88268285

E-mail：yujingge623@163.com

惠旭龍（1989-）男，碩士，工程師。主要研究方向：結(jié)構(gòu)沖擊動力學(xué)。

Tel：029-88268285

E-mail：742839400@qq.com

劉小川（1983-）男，博士，研究員。主要研究方向：結(jié)構(gòu)沖擊動力學(xué)。

Tel：029-88268805

E-mail：liuxiaochuan@cae.ae.cn

楊強（1987-）男，碩士，工程師。主要研究方向：結(jié)構(gòu)沖擊動力學(xué)。

Tel：029-88268287

E-mail：yqiang1230@163.com

張宇（1994-）男，碩士，助理工程師。主要研究方向：結(jié)構(gòu)沖擊動力學(xué)。

Tel：029-88268287

E-mail：305869212@qq.com

Research and Application of Dynamic Tensile Test Method for Metal Materials at Intermediate and Low Strain Rates

Bai Chunyu*，Ge Yujing，Xi Xulong，Liu Xiaochuan，Yang Qiang，Zhang Yu

Aviation Key Laboratory of Science and Technology on Structural Impact Dynamics，AVIC Aircraft Strength Research Institute，Xian 710065，China

Abstract： The mechanical properties of metallic materials were obtained at low and intermediate strain rates using a high-speed hydraulic servo testing machine. It is important to measure the dynamic loading and strain data as well as the heat dissipation during failure process. This study investigates the dynamic tensile test methods of metal materials at low and intermediate strain rates. A visual test data processing software was developed to improve the processing efficiency of test data. The constitutive parameters of 2024-T42 and 2A16-O aluminum alloy materials were obtained at dynamic loading rate. Finally， the development of dynamic testing and measurement technologies are prospected.

Key Words： low and intermediate strain rates； dynamic constitutive characterization； non-contact test； thermal dissipation； data processing