[發明專利]一種臥式SHPB束桿試驗裝置

有效

• 申請號: 201510362325.9
• 申請日: 2015-06-26
• 公開（公告）號: CN104949880B
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發明（設計）人: 邱欣;陳江瑛;陳博斐;朱玨;陳建康
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: G01N3/00
• 分類號: G01N3/00
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理事務所(普通合伙)33226
• 代理人: 程曉明

技術領域

本發明涉及霍普金森壓桿試驗裝置，尤其涉及一種臥式SHPB束桿試驗裝置。

背景技術

隨著國民經濟，國防建設的發展，多相、非均質復合材料動態力學特性的研究引起了力學界、材料學界的共同關注，其中混凝土材料（包括普通混凝土、陶粒混凝土及特殊混凝土）在工程中的應用最為廣泛，對其相關力學特性的了解也越來越重視。

混凝土靜態力學性能的研究已較為成熟，而混凝土沖擊動態力學性能的研究相對較少，但需求迫切。研究混凝土沖擊載荷下的動態響應，應變率效應是最基本的動態效應之一。混凝土材料也是一種率敏感材料，在沖擊力學狀態下，混凝土材料具有應力波效應（慣性效應）和應變率效應，兩者互相聯系、互相影響，使問題變得復雜。H. Kolsky創建的SHPB（分離式Hopkinson壓桿）技術可以將兩種效應解耦，是解決該類問題的有效方法，因而SHPB是沖擊力學性能研究的首選裝置。而根據試樣材料的均勻性要求，混凝土由于粗骨料的存在要求試樣的尺寸較大，采用傳統的單桿SHPB技術則入射桿和透射桿的尺寸也將變大，將引起桿的橫向慣性效應，導致測試結果失真。

為解決上述技術問題，申請日為2010年1月6日、專利號為ZL201020049494的中國實用新型專利公開了一種霍普金森壓桿動態壓縮實驗裝置，特點是它包括支架和撞擊桿，支架上固定設置有導軌，撞擊桿與導軌滑動配合，導軌內設置有入射束桿和透射束桿，入射束桿由多根入射單桿組成，透射束桿由多根透射單桿組成，每對入射單桿和透射單桿組成一對滿足一維應力波條件的霍普金森壓桿；優點是可以忽略每根單桿的應力波橫向彌散效應，使其滿足一維應力波的假定；可以方便采用傳統霍普金森技術的實驗數據測試和分析方法，從而可實現符合工程實際的大尺寸混凝土的動態壓縮實驗研究；但是該裝置豎直設置，其占用空間太大，安裝維修困難、實驗準備工作量大、耗時長，且升降入射束桿困難，放置混凝土試樣及束桿和撞擊桿的調節對心亦較為困難。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種安裝維修方便、束桿定位調節方便準確的臥式SHPB束桿試驗裝置。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種臥式SHPB束桿試驗裝置，包括入射束桿、透射束桿、撞擊子彈、子彈發射裝置、吸能裝置和動態信號采集系統，所述的入射束桿由多根方形的入射單桿組成，所述的透射束桿由多根方形的透射單桿組成，所述的入射單桿的數量與所述的透射單桿的數量相等，每對入射單桿和透射單桿組成一對滿足一維應力波條件的霍普金森壓桿，每根所述的入射單桿和每根所述的透射單桿上分別粘貼有應變片，所述的應變片與所述的動態信號采集系統電連接，所述的吸能裝置固定設置在所述的透射束桿的后側，所述的入射束桿與所述的透射束桿水平設置，所述的撞擊子彈與所述的入射束桿之間設置有水平的用于將所述的撞擊子彈的小端面轉換成覆蓋住所述的入射束桿端面的大端面的轉接頭，所述的入射束桿與所述的透射束桿上分別設置有可沿軸向移動的束桿支架，所述的入射束桿與所述的透射束桿之間設置有用于放置待測的大尺寸混凝土試樣的試樣支架，所述的試樣支架的移動方向與所述的束桿支架的移動方向相垂直。

所述的束桿支架包括第一導軌、多組沿軸向間隔排列的第一滾輪組件和至少兩個沿軸向間隔排列的支撐架，所述的支撐架豎直設置，所述的支撐架內設置有多個與所述的入射單桿或所述的透射單桿的數量、形狀、排列均相同的方孔，相鄰的方孔之間通過金屬條隔開，所述的金屬條上設置有方便導線通過的缺口，所述的支撐架的下端一體設置有水平的底盤，所述的底盤的下端面設置有軸向延伸且與所述的第一導軌相匹配的第一弧形凹槽，所述的底盤擱置在所述的第一導軌上，所述的第一導軌嵌入所述的第一弧形凹槽中，所述的第一滾輪組件包括滾輪軸和固定座，所述的滾輪軸固定設置在所述的固定座上，所述的滾輪軸的兩端軸接有懸空的滾輪，所述的第一導軌擱置在所述的滾輪上且與所述的滾輪滑動配合，使得所述的第一導軌可沿軸向移動，所述的固定座固定在試驗平臺上。

所述的金屬條的厚度為1mm，可滿足每根入射單桿或透射單桿上貼應變片與引線的要求。