[發(fā)明專利]用于高溫霍普金森壓桿實(shí)驗(yàn)的快速加熱裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210567036.9
• 申請(qǐng)日: 2012-12-25
• 公開（公告）號(hào): CN103024955A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李鵬南;邱新義;張麗娜;楊進(jìn);唐思文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H05B6/02
• 分類號(hào): H05B6/02;G01N3/02
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于高溫霍普金森壓桿實(shí)驗(yàn)的快速加熱裝置。

背景技術(shù)

現(xiàn)有霍普金森(Hopkinson)壓桿實(shí)驗(yàn)用加熱裝置及方法，被認(rèn)為是研究材料動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的一種有效方法。而對(duì)試件加熱的方法主要有電阻(電爐)加熱和直接燃燒(火)加熱，采用此類方法加熱的缺陷是：加熱速度慢，表面氧化嚴(yán)重。而傳統(tǒng)的SHPB高溫實(shí)驗(yàn)法案大體分為二種類型：一種是將試件和部分導(dǎo)波桿放入溫度箱中同時(shí)進(jìn)行加熱，名稱為“SHPB裝置應(yīng)用于測(cè)量高溫動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的研究”的文章(夏開文等，實(shí)驗(yàn)力學(xué)，1998，Vol.13，第3期，PP.307-313)采用恒溫加熱爐，利用一維應(yīng)力波傳播理論和傳熱原理，修正溫度梯度場(chǎng)對(duì)波形測(cè)量的影響，其難點(diǎn)在于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理比較復(fù)雜；另一種是先單獨(dú)對(duì)試件加熱，實(shí)驗(yàn)前快速將試件安裝在系統(tǒng)中，名稱為“SHPB系統(tǒng)高溫實(shí)驗(yàn)自動(dòng)組裝技術(shù)”的文章(張方舉等，實(shí)驗(yàn)力學(xué)，2005，Vol.20，第2期，PP.281-284)和名稱為“用于高溫霍普金森壓桿實(shí)驗(yàn)的雙向雙氣路自動(dòng)組裝裝置”的發(fā)明專利(專利號(hào)：ZL200610021096.5)描述了一種Hopkinson實(shí)驗(yàn)雙向雙氣路自動(dòng)組裝裝置，其缺陷是難于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的準(zhǔn)靜態(tài)對(duì)接與同步，要求有很高精度的實(shí)驗(yàn)裝置。另外，名稱為“用于霍普金森壓桿試驗(yàn)的加熱裝置”的發(fā)明專利(專利：ZL201110189838.6)描述了一種能夠在三個(gè)方向移動(dòng)的管式加熱爐加熱裝置；但是，在試件加熱到預(yù)定溫度后，同樣需要推動(dòng)入射桿和透射桿到預(yù)定位置，雖然對(duì)試件進(jìn)行保溫，同時(shí)也加熱了桿，使桿的局部也升了溫，而在沖擊作用下桿的局部亦發(fā)生塑形變形，使應(yīng)力波的傳遞夾帶了桿的塑形變形內(nèi)容，嚴(yán)重影響了霍普金森壓桿實(shí)驗(yàn)的質(zhì)量水平和精確度。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述情況，本發(fā)明的目的在于提供一種用于高溫霍普金森壓桿實(shí)驗(yàn)的快速加熱裝置，它既能單獨(dú)加熱試件，又能快速安裝、加熱試件，還能使加熱和沖擊在同一位置進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)試件無氧化和系統(tǒng)的準(zhǔn)靜態(tài)對(duì)接與同步，達(dá)到系統(tǒng)控制和同步數(shù)據(jù)處理快捷、精準(zhǔn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，操作容易，工作效率高，資本投入少，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠和便于普及推廣。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，一種用于高溫霍普金森壓桿實(shí)驗(yàn)的快速加熱裝置，它包括在屏蔽罩外設(shè)支承小車，屏蔽罩內(nèi)設(shè)高頻感應(yīng)加熱器，該高頻感應(yīng)加熱器中心設(shè)陶瓷套管，陶瓷套管的中央裝置試件，試件兩端分別與兩陶瓷短桿的內(nèi)端相連，兩陶瓷短桿的外端分別與入射桿和透射桿的一端相連，應(yīng)變片分別貼于入射桿和透射桿上并實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)同步數(shù)據(jù)處理。

為了提高本發(fā)明的綜合性能，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)、效果優(yōu)化，其進(jìn)一步的措施是：

支承小車由底座和支架組成。

底座和支架之間設(shè)有墊塊。

底座下部設(shè)有腳輪。

底座端部設(shè)有牽引耳。

陶瓷短桿為柱狀，其外徑與入射桿和透射桿的外徑相同。

陶瓷短桿為管狀，其外徑與入射桿和透射桿的外徑相同。

屏蔽罩為圓筒形且經(jīng)上下開合的罩耳處啟閉，并用螺母固定。

高頻感應(yīng)加熱器與屏蔽罩之間設(shè)數(shù)個(gè)隔離支柱。

應(yīng)變片測(cè)得的應(yīng)力波信號(hào)經(jīng)電橋平衡后送至信號(hào)放大器再傳送給計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，計(jì)算機(jī)經(jīng)溫控器控制高頻感應(yīng)加熱器和試件升溫，紅外監(jiān)測(cè)儀則經(jīng)測(cè)溫孔測(cè)得試件溫度后反饋至溫控器，計(jì)算機(jī)還與氣泵電連接。

本發(fā)明一種用于高溫霍普金森壓桿實(shí)驗(yàn)的快速加熱裝置，它包括在屏蔽罩外設(shè)支承小車，屏蔽罩內(nèi)設(shè)高頻感應(yīng)加熱器，該高頻感應(yīng)加熱器中心設(shè)陶瓷套管，陶瓷套管的中央裝置試件，試件兩端分別與兩陶瓷短桿的內(nèi)端相連，兩陶瓷短桿的外端分別與入射桿和透射桿的一端相連，應(yīng)變片分別貼于入射桿和透射桿上并實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)同步數(shù)據(jù)處理的技術(shù)方案，它克服了現(xiàn)有霍普金森壓桿實(shí)驗(yàn)用加熱裝置存在試件單獨(dú)加熱，加熱和沖擊不在同一位置進(jìn)行，需要使用機(jī)械裝置移動(dòng)壓桿或加熱爐，系統(tǒng)的準(zhǔn)靜態(tài)對(duì)接與同步精度難達(dá)要求，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜、操作煩鎖，工作效率低，數(shù)據(jù)處理難度大，嚴(yán)重影響了霍普金森壓桿實(shí)驗(yàn)的質(zhì)量水平和精確度等缺陷。

本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)所產(chǎn)生的有益效果：

(I)本發(fā)明采用于屏蔽罩外設(shè)支承小車，屏蔽罩內(nèi)設(shè)高頻感應(yīng)加熱器加熱的技術(shù)方案，極大地提升了加熱速度，消除了加熱過程中因試件氧化對(duì)試件材料性能造成的影響；

(II)本發(fā)明采用于屏蔽罩外設(shè)支承小車，屏蔽罩內(nèi)設(shè)高頻感應(yīng)加熱器加熱的技術(shù)方案，省去了在加熱試件前后要靠機(jī)械裝置移動(dòng)壓桿或加熱爐的煩雜過程，實(shí)現(xiàn)了試件加熱和沖擊在同一位置進(jìn)行；