[發(fā)明專利]一種適用于多尺寸試件的分離式霍普金森壓桿定位裝置

在審

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• 申請日: 2018-11-21
• 公開（公告）號: CN109323919A
• 公開（公告）日: 2019-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝磊;李慶華;徐世烺
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: G01N3/04
• 分類號: G01N3/04
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務(wù)所有限公司 33100
• 代理人: 劉曉春

本發(fā)明公開了一種適用于多尺寸試件的分離式霍普金森壓桿定位裝置，其結(jié)構(gòu)包括可拆卸式夾持裝置及側(cè)邊定位件。所述的可拆卸式夾持裝置由上側(cè)套筒、下側(cè)套筒組成，上側(cè)套筒與下側(cè)套筒的一邊通過活頁鉸鏈連接成為整體，在使用時(shí)將其安裝在入射桿與試件接觸的末端，在另一邊利用螺栓對上下側(cè)套筒進(jìn)行固定。所述的側(cè)邊定位件放置在下側(cè)套筒上，利用側(cè)邊定位件的曲面定位試件的位置，確保試件中心與入射桿及透射桿的中心在一條直線上。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)試件的準(zhǔn)確定位，同時(shí)針對不同尺寸的試件有相應(yīng)的側(cè)邊定位件與之匹配，具有很強(qiáng)的適用性。同時(shí)其結(jié)構(gòu)便于安裝與拆卸，操作簡單方便。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及材料的動態(tài)力學(xué)性能測試研究領(lǐng)域，具體涉及一種適用于多尺寸試件的分離式霍普金森壓桿定位裝置。

背景技術(shù)

在解決許多工程技術(shù)和軍事技術(shù)上的實(shí)際問題時(shí),人們經(jīng)常會遇到各種沖擊、爆炸等動態(tài)荷載的問題，大部分材料在動態(tài)荷載下的力學(xué)響應(yīng)與靜荷載有很大的區(qū)別。為了進(jìn)一步研究材料在動態(tài)荷載下的力學(xué)響應(yīng)，人們從19世紀(jì)開始進(jìn)行了一系列動態(tài)加載儀器的設(shè)計(jì)與改進(jìn)工作。

J.Hopkinson 1872年利用鐵絲和落錘完成了第一個(gè)沖擊拉伸試驗(yàn)，1914年，B.Hopkinson采用Hopkinson壓桿來測定炸藥爆炸或子彈射擊桿端時(shí)的壓力-時(shí) 間關(guān)系。1949年，Kolsky首先把Hopkinson壓桿變成分離式并用來研究材料在高應(yīng)變率下的動態(tài)力學(xué)行為。隨后分離式霍普金森壓桿(SHPB)被廣泛的應(yīng)用到材料動態(tài)性能的測試實(shí)驗(yàn)中。

目前人們廣泛使用的霍普金森壓桿實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)由子彈發(fā)射裝置、波形整形器、入射桿、透射桿、緩沖器（一般為緩沖透射桿或阻尼裝置等）、波形放大器、及數(shù)字示波器等組成，在進(jìn)行材料沖擊壓縮實(shí)驗(yàn)時(shí)，試件被夾持在入射桿與透射桿之間，隨后發(fā)射裝置在一定的打擊氣壓下將打擊子彈發(fā)射，與入射桿端面撞擊產(chǎn)生相應(yīng)的入射波，入射波行進(jìn)至入射桿與試件的端面時(shí)由于阻抗的不同而產(chǎn)生反射波，在試件與透射桿的端面產(chǎn)生透射波。入射波、反射波與透射波經(jīng)粘貼在入射桿與透射桿上的應(yīng)變片及導(dǎo)線傳入數(shù)字示波器中。

采用霍普金森壓桿測試試件的沖擊壓縮性能時(shí)必須符合一維應(yīng)力波假定及試件兩端面應(yīng)力平衡的假定，否則試驗(yàn)結(jié)果將不能準(zhǔn)確反映試件的動態(tài)力學(xué)性能。

分離式霍普金森桿實(shí)驗(yàn)技術(shù)現(xiàn)在已被公認(rèn)為是研究中高應(yīng)變率下材料力學(xué)性能的最主要、可靠的實(shí)驗(yàn)方法，利用霍普金森桿能夠模擬出類似現(xiàn)場的應(yīng)變率條件，其應(yīng)用領(lǐng)域也從最初的金屬金屬材料拓展到現(xiàn)場測量巖石、混凝土、陶瓷、高聚物、復(fù)合材料等一系列新材料。

但現(xiàn)有的分離式霍普金森壓桿系統(tǒng)在實(shí)際操作過程中存在以下不足：

1.現(xiàn)有的分離式霍普金森桿在試件放置在入射桿與透射桿之間后沒有相應(yīng)的支撐裝置，由于試件端部通常會涂抹凡士林等潤滑劑來減少端部摩擦對測量結(jié)果的影響，因此試件有可能在開始試驗(yàn)之前從入射桿與透射桿之間滑落，造成試件的損壞。

2.當(dāng)待測試件的直徑與霍普金森壓桿的直徑不相同時(shí)，無法準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)試件中心與霍普金森壓桿中心的同軸放置，在進(jìn)行沖擊試驗(yàn)時(shí)容易導(dǎo)致壓桿的彎曲，影響一維應(yīng)力波傳播的假定，為試驗(yàn)波形的測量帶來誤差，降低了試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、適用范圍廣的一種適用于多尺寸試件的分離式霍普金森壓桿定位裝置，以克服現(xiàn)有的分離式霍普金森壓桿試驗(yàn)裝置無法為夾持在入射桿與透射桿之間的試件提供可靠的支撐，同時(shí)無法實(shí)現(xiàn)試件中心與壓桿中心同軸精確定位放置的問題，

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：