[實(shí)用新型]高溫條件下SHPB自動(dòng)對(duì)桿沖擊加載實(shí)驗(yàn)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320828923.7
• 申請(qǐng)日: 2013-12-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN203688372U
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 方秦;陳力;阮征;姜錫權(quán);張錦華;張亞棟;相恒波;于瀟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N3/30
• 分類號(hào): G01N3/30;G01N1/44
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 吳茂杰;朱顯國(guó)

技術(shù)領(lǐng)域

????本實(shí)用新型涉及材料高溫動(dòng)態(tài)力學(xué)性能研究領(lǐng)域，尤其是一種高溫條件下SHPB自動(dòng)對(duì)桿沖擊加載實(shí)驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)

以霍普金森壓桿（Split?Hopkinson?Pressure?Bar，SHPB）裝置為代表的實(shí)驗(yàn)裝置是目前測(cè)量材料各種動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的主要裝置，可以獲得材料在高應(yīng)變率下的各種動(dòng)態(tài)力學(xué)參數(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)于高溫、高應(yīng)變率條件（如火災(zāi)、爆炸、地震）下的材料動(dòng)態(tài)力學(xué)性能指數(shù)的測(cè)量顯得更加重要。由于混凝土、巖石的材料特性，測(cè)量其動(dòng)態(tài)力學(xué)參數(shù)應(yīng)使用大尺寸霍普金森壓桿，目前高溫分離式霍普金森壓桿裝置主要針對(duì)金屬試件，霍普金森壓桿尺寸普遍較小，因此不適用于混凝土、巖石等材料的高溫動(dòng)態(tài)力學(xué)性能測(cè)量。

名稱為“大直徑SHPB實(shí)驗(yàn)中的高溫加載技術(shù)及其應(yīng)用”的文章（范飛林，許金余，爆炸與沖擊，2013，Vol.33,第一期，PP.55～60）中提供了針對(duì)高溫混凝土的大尺寸霍普金森壓桿的組裝實(shí)驗(yàn)技術(shù)。當(dāng)試件加熱到既定溫度時(shí)，采用人工推動(dòng)壓桿加緊試件，容易造成試件與入射桿、透射桿接觸不緊密。人工推動(dòng)壓桿加緊試件同時(shí)觸發(fā)子彈，容易對(duì)人造成傷害，不盡安全。整個(gè)過(guò)程采用人工方法，實(shí)驗(yàn)的隨機(jī)因素較大。

中國(guó)發(fā)明專利“用于高溫霍普金森壓桿實(shí)驗(yàn)的雙向氣路自動(dòng)組裝裝置”（申請(qǐng)?zhí)枺?00610021096.5，公開(kāi)日：2007.1.3）公開(kāi)一種利用機(jī)械裝置對(duì)預(yù)加熱完畢的試件進(jìn)行同步組裝的實(shí)驗(yàn)裝置，包括入射桿、透射桿，分別設(shè)置在入射桿、透射桿上的推動(dòng)支座，加熱爐及氣路，推動(dòng)支座分別由氣缸和活塞組成，氣路為雙向氣路。

該組裝裝置為了防止試件離開(kāi)熱源而迅速降溫，將加熱爐直接設(shè)在試件的組裝位置下方，導(dǎo)致試件加熱不均勻，并且不適用于大尺寸試件的加熱，加熱效率低；另外，由于不同的氣炮氣壓下彈丸飛行時(shí)間不同，不同推動(dòng)氣壓下支座的動(dòng)作時(shí)間也不同，所以該裝置容易造成試件未與入射桿、透射桿接觸完全，而整個(gè)撞擊過(guò)程已經(jīng)結(jié)束的實(shí)驗(yàn)過(guò)程不準(zhǔn)、穩(wěn)定性差的情況，甚至導(dǎo)致整個(gè)實(shí)驗(yàn)失敗。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型目的在于提供一種一種高溫條件下SHPB自動(dòng)對(duì)桿沖擊加載實(shí)驗(yàn)裝置，試件加熱均勻、實(shí)驗(yàn)過(guò)程準(zhǔn)確、穩(wěn)定性好。

實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)方案是：一種高溫混凝土自動(dòng)對(duì)桿沖擊加載實(shí)驗(yàn)裝置，包括高壓氣罐、入射桿、透射桿、用于放置入射桿、透射桿及試件的底座和試件加熱裝置，所述試件加熱裝置與底座分離設(shè)置，加熱裝置與底座間設(shè)有導(dǎo)引試件從加熱裝置到底座的寬度可調(diào)的試件導(dǎo)軌，在底座上與試件導(dǎo)軌相對(duì)的試件的另一側(cè)設(shè)有限定試件位置的試件擋桿，所述底座三維可調(diào)。

在所述底座試件固定位置的前后側(cè)各設(shè)至少一探測(cè)試件就位的光電傳感器，所述光電傳感器通過(guò)延時(shí)繼電器與控制高壓氣罐氣路的電磁閥相連。

所述入射桿遠(yuǎn)離試件一端正對(duì)與之同軸的子彈，所述子彈設(shè)于子彈發(fā)射機(jī)構(gòu)內(nèi)。

所述入射桿和透射桿上均貼有應(yīng)變片，所述應(yīng)變片與數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)相連。

還包括子彈出發(fā)接觸式開(kāi)關(guān)，其通過(guò)固態(tài)繼電器與控制高壓氣罐氣路的電磁閥相連，所述子彈出發(fā)接觸式開(kāi)關(guān)的動(dòng)觸點(diǎn)設(shè)在入射桿上、靜觸點(diǎn)設(shè)在透射桿上，入射桿與透射桿頂緊試件后，該動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)閉合。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)為：

1、試件加熱均勻、加熱效率高：試件加熱裝置與底座分離設(shè)置，使試件可以加熱均勻，同時(shí)利用試件導(dǎo)軌確保試件離開(kāi)加熱源降溫不大，采用微波爐加熱更能夠提高加熱效率。

2、實(shí)驗(yàn)過(guò)程準(zhǔn)確、穩(wěn)定性好：試件由加熱裝置滾動(dòng)至底座預(yù)定后，快速自動(dòng)對(duì)桿，子彈準(zhǔn)確觸發(fā)，確保了材料高溫下霍普金森壓桿實(shí)驗(yàn)的穩(wěn)定性及安全性。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型高溫條件下SHPB自動(dòng)對(duì)桿沖擊加載實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1中試件附近部位放大圖。

圖3為實(shí)施例高溫條件下混凝土試件霍普金森壓桿撞擊試驗(yàn)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)得到的波形圖。

圖4為實(shí)施例高溫條件下混凝土試件霍普金森壓桿撞擊試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理結(jié)果。

圖中，1、高壓氣罐?2、電磁閥3、子彈發(fā)射機(jī)構(gòu)????4、子彈5、薄墊片?6、應(yīng)變片7、入射桿8、入射桿氣缸9、張緊箍環(huán)??10、微波爐11、耐火磚底座????12、寬度可調(diào)試件導(dǎo)軌

13、子彈出發(fā)接觸式開(kāi)關(guān)14、三維可調(diào)底座15、透射桿???16、數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)17、吸收桿18、活塞19、透射桿氣缸????????????????20、試件擋桿21、光電傳感控制器???22、時(shí)間延時(shí)繼電器23、固態(tài)繼電器24、導(dǎo)軌滑槽25、耐火磚固定座。