PVDF在SHPB试验中测量分层介质应力动态性能的应用

"本文主要探讨了聚偏二氟乙烯（PVDF）在分层介质动态力学性能研究中的应用，特别是其在 Split Hopkinson Pressure Bar (SHPB) 实验中的标定和应力测量系统的运用。文章指出，PVDF 传感器在测试过程中表现出稳定的性能，标定曲线线性良好，动态响应时间短，且能有效分析应力波通过分层介质后的衰减情况。此外，文章还阐述了PVDF传感器的基本原理，包括其压电效应和广泛应用的原因，以及在SHPB试验中测量分层介质应力变化的重要性。" PVDF（聚偏二氟乙烯）是一种具有复杂晶相结构的半结晶高聚物，它的分子结构由CH和CF单元组成，含氟量高达59.4%。自1948年由美国研发成功以来，经过几十年的发展，PVDF因其独特的压电性质和广泛应用而商业化。由于其分子为强偶极子，因此在受到压力作用时，能够将机械压力转化为电信号，这一特性使其成为理想的压电传感器材料。 在SHPB试验中，PVDF传感器被用来测量动态应力。SHPB试验是一种常用的方法，用于研究材料在高速加载条件下的力学性能。PVDF传感器在此实验中的应用，得益于其优良的特性，如大的压电系数、宽的频率响应范围、易于匹配的声阻抗、高强度、轻质以及耐冲击性。通过PVDF传感器，可以精确测量出通过分层介质后的应力衰减，为理解材料动态响应提供了重要数据。 PVDF薄膜传感器的工作原理基于压电效应，即物质内部的电荷与应力之间存在相互关系。当PVDF薄膜在拉伸极化后，具有特定的对称性，可以利用这一性质进行电信号的转换。在实验中，通过标定PVDF传感器，可以得到其良好的线性响应，确保了测量结果的准确性。动态响应时间的短促使得PVDF能够捕捉到快速变化的应力脉冲，从而全面揭示应力波的物理特性。 PVDF在分层介质动态力学性能研究中的应用，不仅展示了其作为传感器的优越性能，也为理解和改进材料在复杂环境下的力学行为提供了重要的实验手段。未来的研究可能会进一步探索PVDF在更多领域的应用潜力，例如地震监测、航空航天或生物医学等领域，以利用其独特的压电特性进行各种参数的检测。