[實用新型]一種霍普金森壓桿主動圍壓實驗的圍壓缸裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220529131.5
• 申請日: 2012-09-29
• 公開（公告）號: CN202837089U
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張磊;徐可立;劉瑞朝;吳飚;張守保;李林;王長海
• 申請（專利權(quán)）人: 張磊
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及材料動態(tài)力學性能的沖擊加載實驗裝置，尤其是一種霍普金森壓桿主動圍壓實驗的圍壓缸裝置。

背景技術(shù)

目前，隨地下工程、抗震結(jié)構(gòu)以及防護工程對混凝土材料在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下高應(yīng)變率動態(tài)力學性能的迫切需要，急需研究一種能實現(xiàn)復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下沖擊加載實驗裝置。霍普金森壓桿(SHPB)是目前國際上應(yīng)用最為廣泛的材料高應(yīng)變力學性能實驗裝置，但其只能實現(xiàn)一維應(yīng)力狀態(tài)的沖擊加載。

一般用于SHPB實驗的主動圍壓裝置由圍壓缸、橡膠密封套和液壓油(也可以是水或壓縮空氣)等組成，其中圍壓缸為一密封的容器，內(nèi)部充有高壓油用于對試件施加圍壓；橡膠密封套長度大于試件，其兩端分別套在SHPB的入射桿和透射桿上，試件裝配在入射桿和透射桿之間，從而起到防止液壓油滲入試件與SHPB接觸面的作用。試件裝配完畢后連同入射桿和透射桿推入圍壓缸內(nèi)，封閉液壓缸，然后泵入高壓油至實驗所需圍壓。至此實驗前準備完畢，再利用SHPB對試件進行軸向沖擊加載。由于橡膠密封套剛度小，試件裝入圍壓缸以及隨后的充入液壓油的過程中試件會偏離預(yù)設(shè)位置，這一方面會引起較大的實驗誤差，另方面，試件與桿的偏向會在高液壓的作用下對橡膠密封套產(chǎn)生剪切力，特別對大直徑SHPB而言，這種剪切力會破壞橡膠密封套，液壓油會通過剪切斷口流出液壓缸導(dǎo)致實驗失敗。鑒于上述的諸多原因，需要改進霍普金森桿主動圍壓加載實驗的圍壓缸裝置。

實用新型內(nèi)容

本實用新型為了解決沖擊加載實驗過程中試件會偏離預(yù)設(shè)位置，以及對橡膠密封套產(chǎn)生剪切力破壞橡膠密封套，導(dǎo)致實驗失敗，通過合理的設(shè)計，提供一種霍普金森壓桿主動圍壓實驗的圍壓缸裝置，使其能夠?qū)υ嚰恢眠M行調(diào)節(jié)和固定，保證前試件能與入射桿和透射桿嚴格同軸完成沖擊加載實驗，得到準確的實驗數(shù)據(jù)。同時，便于試件傳感器信號線引出圍壓缸。

本實用新型為了實現(xiàn)上述的發(fā)明目的，采用如下的技術(shù)方案：一種霍普金森壓桿主動圍壓實驗的圍壓缸裝置，是由圍壓缸缸體、入射桿、透射桿、試件調(diào)節(jié)定位螺桿、試件定位支撐套、耐油橡膠套、耐油橡膠套臺階、表管及排氣孔、高壓油管件、傳感器座構(gòu)成；圍壓缸缸體上方預(yù)留孔，孔中設(shè)置表管及排氣孔，圍壓缸缸體下方設(shè)置支座，圍壓缸缸體對應(yīng)支座的中部預(yù)留孔，孔中設(shè)置高壓油管件；圍壓缸缸體的兩端分別設(shè)置缸蓋，兩端的缸蓋中部預(yù)留同心的軸孔，孔中分別設(shè)置入射桿與透射桿，入射桿與透射桿之間同軸設(shè)置試驗件，入射桿與透射桿和試驗件的外周設(shè)置耐油橡膠套，耐油橡膠套兩端對應(yīng)缸蓋；耐油橡膠套兩端外側(cè)設(shè)置凸臺，耐油橡膠套外側(cè)的凸臺之間設(shè)置試件定位支撐套；耐油橡膠套內(nèi)中部設(shè)置耐油橡膠套臺階，耐油橡膠套臺階中放置試驗件；圍壓缸缸體的缸壁對應(yīng)缸體軸心預(yù)留至少兩組孔，每組至少三個孔，孔中設(shè)置試件調(diào)節(jié)定位螺桿，試件調(diào)節(jié)定位螺桿的端部對應(yīng)試件定位支撐套；缸蓋的蓋壁一側(cè)預(yù)留孔，孔中設(shè)置傳感器座。

有益效果：合理設(shè)計，準確調(diào)整和固定試件，確保試件的沖擊加載實驗數(shù)據(jù)，延長設(shè)備的使用壽命。

本實用新型的霍普金森壓桿主動圍壓的圍壓缸裝置，是對已有的圍壓缸裝置進行改進，使其可以精確方便的調(diào)節(jié)和固定試件位置，減少實驗誤差，提高實驗成功率。本裝置也便于試件傳感器引線引出圍壓缸外部以進行測量。裝置操作方便，密封簡單，目前可加壓到40MPa，可用于高圍壓下材料的動態(tài)力學性能實驗研究。

本實用新型所介紹的霍普金森壓桿主動圍壓實驗的圍壓缸裝置主要包括：圍壓缸體、試件調(diào)節(jié)定位螺桿、試件定位支撐套、耐油橡膠套、表管及排氣孔和高壓油管接入口等部件。

主圍壓缸體由左右兩端蓋與缸筒三部分組成，端蓋與缸筒間通過螺栓連接，以便于端蓋的拆卸和試件定位支撐套的安裝與調(diào)節(jié)。主圍壓缸體采用42CrMo優(yōu)質(zhì)碳素合金鋼，也可以采用其他高強合金鋼。缸筒上對稱布置個試件調(diào)節(jié)定位螺桿，通過缸筒外部調(diào)節(jié)螺桿可以精確調(diào)節(jié)試件定位支撐套和耐油橡膠套的位置。

試件定位支撐套：材料為Q235鋼。試件定位支撐套的軸向長度與圍壓缸體的內(nèi)軸向長度相等，兩端帶有凸起臺階，支撐套壁上均布開有多個螺孔。

耐油橡膠套的材料為丁腈耐油橡膠。耐油橡膠套的外徑與試件定位支撐套的內(nèi)徑相等，內(nèi)徑比入射桿和透射桿直徑大約2mm，中間部分有一個凸起臺階，其內(nèi)徑比試件直徑相同以固定試件。耐油橡膠套兩端部也帶有凸起臺階，裝配主圍壓缸體的端蓋時，利用端蓋與試件定位支撐套之間的擠壓力形成密封。圍壓缸內(nèi)液壓通過試件定位支撐套的開孔施加到耐油橡膠套的外壁上，對試件產(chǎn)生均布的徑向壓力(圍壓)。